WO2014045348A1 - 界磁巻線式回転電機 - Google Patents

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健一 秋田
森　真人
充規 田畑
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a field winding type rotating electrical machine that is mainly mounted on a vehicle and has a control device.
  • a vehicular rotating electrical machine is mounted in an engine room. Therefore, the operating temperature of the vehicular rotating electrical machine is extremely high.
  • the internal temperature of the vehicular rotating electrical machine further increases due to heat generated when the vehicular rotating electrical machine performs operations such as power generation and driving. Therefore, if the temperature of the vehicular rotating electrical machine rises excessively due to continuous operation for a long time, a failure may occur in the vehicular rotating electrical machine due to damage to internal components.
  • the AC generator or its ambient temperature is measured as a means for preventing the vehicle AC generator from being damaged due to a temperature rise, and the temperature is preliminarily measured.
  • a method has been proposed in which the AC generator output current is limited to reduce the thermal burden on the control device (see, for example, Patent Document 1). .
  • the temperature of the vehicle alternator is detected by a temperature sensor, and the field current is limited, thereby the vehicle AC generator. The machine is protected from temperature rise.
  • Patent Document 2 when the state where the field current flowing through the field winding is a predetermined threshold value or more continues for a predetermined time, the field current to be energized is limited to a range where there is no damage due to heat generation. To prevent excessive temperature rise.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and does not require a temperature sensor. By limiting the field current flowing in the field winding, the temperature rise is suppressed and the engine is restarted. For the purpose of providing a field winding type rotating electrical machine that can output the normal output as much as possible in the situation where the output of the normal operation is large and the influence on the behavior of the vehicle is large. Yes.
  • the field winding type rotating electrical machine includes a motor / generator having a field winding, a field current detecting unit for detecting a field current flowing in the field winding, and controlling the field current.
  • a field current limiter that calculates a determination value based on the field current detected by the field current control unit and the field current detection unit, and determines whether the determination value has reached a predetermined determination threshold.
  • a field current limit unit including a field current limit command unit that generates a field current limit command so as to limit the field current to a predetermined allowable value or less; During the field current limit release time, the field current is released so as to release the field current limit.
  • a field current limit release unit that outputs a limit release command, and the field current limit unit, when receiving the field current limit release command from the field current limit release unit, During the current limit release time, the field current limit is released.
  • the field current flowing in the field winding can be monitored and the field current can be limited so that the temperature of the field winding type rotating electrical machine does not rise excessively.
  • a field winding type rotating electrical machine capable of releasing the restriction of the field current within a predetermined time in a situation where the vehicle needs a normal output even in a state where the restriction is performed is obtained. be able to.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a field current limiting unit and a field current limit releasing unit in FIG. 2 of Embodiment 1 of the present invention. It is a time chart for demonstrating operation
  • Embodiment 1 FIG.
  • a field winding type rotary electric machine according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a case where the field winding type rotary electric machine according to the first embodiment is mounted on a vehicle.
  • the field winding type rotary electric machine 40 includes an internal combustion engine 10. Are connected to each other through a coupling means 20 such as a belt and a pulley.
  • the storage battery 30 is electrically connected to the field winding type rotating electrical machine 40.
  • the field winding type rotating electrical machine 40 may be directly coupled to the internal combustion engine 10 without the coupling means 20.
  • the internal combustion engine 10 is not limited to either a gasoline engine or a diesel engine.
  • the storage battery 30 may be dedicated to the field winding type rotating electrical machine 40 or may be shared with other vehicle loads other than the field winding type rotating electrical machine 40.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the field winding type rotating electrical machine. As shown in FIG. 2, the field winding type rotary electric machine is roughly divided into three parts. These are the motor / generator 50, the power converter 60, and the controller 70. A storage battery 30 is connected to the power conversion unit 60 and is supplied with power from the outside.
  • the motor / generator 50 includes an armature winding 51, a field winding 52, and a current detector 53 that are three-phase Y-shaped or ⁇ -shaped.
  • the motor / generator 50 may use an armature winding other than three phases.
  • an operation mode which changes according to the external command 160 which is an operation command from the outside it has the operation mode of a stop, electric power generation, and a drive.
  • the power conversion unit 60 is a switching circuit for power conversion connected to each phase of the field winding current switching element 61, the flywheel diode 62 and the armature winding 51 connected to the field winding 52 by a three-phase inverter. Elements 63a to 63c and 64a to 64c are provided.
  • the control unit 70 includes a gate drive unit 80, a drive control unit 90, a power generation control unit 100, a field current control unit 110, a field current detection unit 120, a field current command unit 130, a field current limit unit 140, and a field The magnetic current limit release unit 150 is configured.
  • the gate drive unit 80 Based on the ON / OFF commands to the armature winding 51 and the field winding 52 sent from the drive control unit 90, the power generation control unit 100, and the field current control unit 110, the gate drive unit 80 The winding current switching element 61 and the power conversion switching elements 63a to 63c and 64a to 64c are driven to drive or control the power generation of the motor / generator 50.
  • the drive control unit 90 controls the ON / OFF timing of the power conversion switching elements 63a to 63c and 64a to 64c when the motor / generator 50 is driven.
  • the power generation control unit 100 controls the ON / OFF timing of the power conversion switching elements 63a to 63c and 64a to 64c when performing synchronous rectification when the motor / generator 50 generates power.
  • the field current detector 120 detects the field current I flowing through the field winding 52 by the current detector 53.
  • the field current command unit 130 transmits a field current command value If with the field current I as a control target to the field current control unit 110.
  • the field current limiting unit 140 determines whether or not to limit the field current I based on the field current I detected by the field current detection unit 120. As a result, when it is determined that the field current I needs to be limited, the field current limiting unit 140 transmits the field current limit value I lim to the field current control unit 110.
  • the field current limit release unit 150 instructs the field current limit unit 140 to release the limit of the field current I based on the stop, power generation, and drive operation commands from the external command 160.
  • the field current control unit 110 when the field current control unit 110 receives the field current limit value I lim from the field current limit unit 140, the field current control unit 110 sets the field current limit value I lim as a control target value to the field winding 52. A signal for controlling the flowing field current I is sent to the gate drive unit 80. However, when the field current command value I f is smaller than the field current limit value I lim , that is, when the field current command value I f ⁇ the field current limit value I lim , the field current I Is sent to the field current command value If . Incidentally, the field current control unit 110, when not receiving the field current limiting value I lim from the field current limiting unit 140 is always based on the field current command value I f, flows to the field winding 52 A signal for controlling the field current I is transmitted.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the field current limiting unit 140 and the field current limit releasing unit 150 of the field winding type rotary electric machine.
  • the field current limiting unit 140 includes a storage unit 141, a field current limit determination unit 142, and a field current limit command unit 143.
  • the storage unit 141 includes a field current threshold storage unit 141a, a field current integration threshold storage unit 141b, a field current limit value storage unit 141c, and a field current limit time storage unit 141d.
  • the field current limit determination unit 142 includes a field current integration unit 142a
  • the field current limit command unit 143 includes a field current limit time measurement unit 143a.
  • the field current threshold value storage unit 141a stores the first field current threshold value I th1 and the second field current threshold value I th2 set to a value smaller than the first field current threshold value I th1.
  • the first and second field current thresholds I th1 and I th2 are in a relationship of first field current threshold I th1 > second field current threshold I th2 .
  • the field current integration threshold value storage unit 141b is connected to a field current limit determination unit 142 and stores a field current integration threshold value S th in advance.
  • the field current limit value I lim is stored in advance in the field current limit value storage unit 141c.
  • the field current limit time T lim of the field current I is stored in advance.
  • the field current limit release unit 150 includes a field current limit release time storage unit 151 and a field current limit release command unit 152.
  • the field current limit release command unit 152 includes field current limit release time measuring means 152a.
  • the field current limit release time T C set in accordance with the elapsed time since the field current limit unit 140 started limiting the field current I is stored. Is stored in advance.
  • the field current limit release time T C is set to be equal to or less than a time during which operation can be performed without limitation from the state when the field current I is limited by the limit elapsed time, that is, failure due to overheating does not occur.
  • FIG. 4 is a time chart showing changes over time in the field current and field current integrated value in the field current limiting unit 140.
  • Field current limiting determination section 142 when the field current I> first field current threshold value I th1, the field current I and the field current difference [Delta] I 1 of the first field current threshold value I th1 Add (integrate in the positive direction) to the integral value S. Conversely, the field current limit determination unit 142 determines that the difference ⁇ I 2 between the second field current threshold value I th2 and the field current I when the field current I ⁇ the second field current threshold value I th2. Is subtracted from the field current integrated value S (integrated in the negative direction). Further, the field current limit determination unit 142 determines that the field current I ⁇ the first field current threshold I th1 and the field current I ⁇ the second field current threshold I th2 The field current integral value S is maintained.
  • the field current limit determination unit 142 determines that the field current I needs to be limited when the field current integration value S> the field current integration threshold value S th . Then, field current limit determination unit 142 transmits the determination result to field current limit command unit 143.
  • FIG. 5 is a time chart showing time variations of the field current, the field current integrated value, and the field current limit time counter when the field current is limited in the field current limiter 140.
  • the field current limit command unit 143 determines that it is necessary to limit the field current I based on the determination result of the field current limit determination unit 142
  • the field current limit command unit 143 reads from the field current limit value storage unit 141c.
  • a field current limiting value I lim obtains the field current limiting time T lim from field current limiting time storage unit 141d, sets a field current limiting time T lim to field current limiting time counter C lim (lower See formula).
  • C lim T lim
  • the field current limit command unit 143 transmits the field current limit value I lim to the field current control unit 110 during the field current limit time T lim .
  • the field current control unit 110 that has received the field current limit value I lim converts the field current I to the value of the field current limit value I lim (however, the field current command value I f ⁇ field current limit While satisfying the relationship of the value I lim, the field current command value If is controlled.
  • the second field current threshold I th2 is set so that the temperature of the field winding type rotating electrical machine 40 is within a normal range when the field winding type rotating electrical machine is continuously operating. Yes.
  • the field current limit value I lim is set to be equal to or less than the second field current threshold I th2 . Thereby, the temperature of the field winding type rotary electric machine 40 can be more reliably lowered to a temperature at which normal operation is possible.
  • the field current limit determination unit 142 clears the field current integration value S and sets it to 0 (zero) when the field current integration value S exceeds the field current integration threshold Sth .
  • the field current limit command unit 143 starts the limit of the field current I, and when the field current limit time T lim has elapsed, the field current limit value I lim of the field current control unit 110 is set. Stop sending. That is, the restriction of the field current I is released, and the field current I is controlled based on the field current command value If .
  • FIG. 6 shows the field current, the field current integrated value, and the field current when a field current limit release command is received from the field current limit release unit 150 during the field current limit in the field current limit unit 140. It is a time chart which shows the time change of a time limit counter and a field current restriction release time counter.
  • the output is reduced for both power generation and driving compared to the case where the field current I is not limited. For this reason, considering the case where the field current I is limited when the engine is stopped, for example, at the time of idling stop, it is impossible to generate a desired torque originally required for starting the engine. There is a possibility that the vehicle cannot be restarted, which may greatly affect the behavior of the vehicle.
  • the field current limit command unit 143 determines the field current limit time counter C. The value of lim is received, the field current limit release time T C is read according to the value, and the field current limit release command is issued during the field current limit release time T C by the limit release time measuring means 152a. It transmits with respect to the instruction
  • the field current limit release unit 140 receives a field current limit release command from the field current limit release unit 150, the field current limit release unit 140 releases the restriction of the field current I and performs control with the normal field current value. To do. As a result, the motor or generator 50 can be driven or controlled for power generation in the same state as in the normal state where no restriction is made.
  • the field current limit release time T C is set to 0 (zero)
  • the field current limit release time T C is changed according to the elapsed time since the field current limiter 140 started limiting the field current I.
  • the field current limiter 140 In the case where the field current limit time T lim is variable depending on the value of the field current I being limited, the field current limit time T lim may be set according to the remaining time of the field current I limit.
  • the field current restriction release command may be transmitted during the field current restriction release time T C as in the case of driving.
  • the field winding type rotating electrical machine includes the motor / generator 50 having the field winding 52 and the field current detection unit 120 that detects the field current I flowing through the field winding 52.
  • a determination value is calculated based on the field current I detected by the field current control unit 110 that controls the field current and the field current detection unit 120, and whether or not the determination value has reached a predetermined determination threshold value
  • the field current control unit 110 is informed of the predetermined field.
  • a field current limiting unit 140 including a field current limiting command unit 143 that generates a field current limiting command so as to limit the field current I to a predetermined allowable value or less during the magnetic current limiting time T lim ; Predetermined field current limit release time for the magnetic current limiter 140
  • a field current limit release unit 150 that outputs a field current limit release command so as to release the limit of the field current I during T C
  • the field current limit unit 140 includes a field current limit release unit When receiving a field current restriction release command from 150, the restriction of the field current I is released for a predetermined field current restriction release time T C.
  • the field current is determined based on an external command.
  • it is determined that it is necessary to remove the restriction it is possible to obtain a field winding type rotating electrical machine capable of minimizing the influence on the vehicle by removing the predetermined time restriction. There is a great effect.

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Abstract

【課題】界磁電流の制限を行っている状態であっても、車両が通常時の出力を必要とする状況においては、所定時間内で界磁電流の制限を解除することが可能な界磁巻線式回転電機を提供する。 【解決手段】界磁電流制限判定部１４２により判定値が所定判定閾値に到達したと判定された場合には、界磁電流制御部１１０に対して所定の界磁電流制限時間Ｔlimの間、界磁電流を所定許容値以下に制限するように界磁電流制限指令を発生する界磁電流制限指令部１４３を含む界磁電流制限部１４０と、界磁電流制限部に対して、所定の界磁電流制限解除時間ＴCの間、界磁電流の制限を解除するように界磁電流制限解除指令を出力する界磁電流制限解除部１５０とを備え、界磁電流制限部は、界磁電流制限解除部から界磁電流制限解除指令を受けた場合は、所定の界磁電流制限解除時間の間、界磁電流の制限を解除する。

Description

界磁巻線式回転電機
　本発明は、主に車両に搭載され、制御装置を持つ界磁巻線式回転電機に関するものである。
　一般に、車両用回転電機は、エンジンルームに搭載される。そのため、車両用回転電機の使用温度は、極めて高温となる。また、車両用回転電機の内部温度は、車両用回転電機が発電及び駆動などの動作を行う際に発生する熱によって、さらに高温となる。従って、長時間の連続動作などで車両用回転電機の温度が過剰に上昇すると、内部部品の破損などによって車両用回転電機に故障が発生してしまう可能性がある。
　そこで、従来の車両用交流発電機の出力制御方法及び出力制御装置では、温度上昇による車両用交流発電機の故障を防止する手段として、交流発電機或いはその周囲温度を計測し、その温度が予め設定された異常温度値を超えたことが検出された場合には、交流発電機出力電流を制限して制御装置の熱的負担を軽減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に記載の車両用交流発電機の出力制御方法及び出力制御装置では、温度センサにより車両用交流発電機の温度を検出し、界磁電流を制限することによって、車両用交流発電機を温度上昇から保護している。このため、温度センサを搭載する必要があり、車両用交流発電機のコストアップや構造変更が必要となる問題があった。
そこで、特許文献２では界磁巻線に流れる界磁電流が所定の閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、通電する界磁電流を発熱による破損がない範囲に制限することによって、過剰な温度上昇を防止するようにしている。
特開平８－９５６７号公報 特開２０１０－２７９０８５号公報
　しかしながら、界磁電流を通常よりも制限している状態では、通常時の出力を得ることはできなくなる。そのため、例えばエンジン始動用に搭載された回転電機において、アイドルストップ時のエンジン再始動時に界磁電流が制限されていると、エンジン始動に必要な所望の出力を出すことができないため、エンジンの再始動に失敗し、車両の挙動に対して大きな影響を与える可能性がある。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、温度センサを必要とせず、界磁巻線に流れる界磁電流に制限を加えることにより温度上昇を抑制すると共に、エンジン再始動時など、車両の挙動に対する影響が大きく通常時の出力を必要とする状況の場合には、可能な限り通常時の出力を出すことができる界磁巻線式回転電機を提供することを目的としている。
　本発明の界磁巻線式回転電機は、　界磁巻線を有するモータ・ジェネレータと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、前記界磁電流を制御する界磁電流制御部と、前記界磁電流検出部で検出された前記界磁電流に基づいて判定値を演算し、前記判定値が所定判定閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部と、前記界磁電流制限判定部により前記判定値が前記所定判定閾値に到達したと判定された場合には、前記界磁電流制御部に対して所定の界磁電流制限時間の間、前記界磁電流を所定許容値以下に制限するように界磁電流制限指令を発生する界磁電流制限指令部とを含む界磁電流制限部と、前記界磁電流制限部に対して、所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除するように界磁電流制限解除指令を出力する界磁電流制限解除部とを備え、前記界磁電流制限部は、前記界磁電流制限解除部から前記界磁電流制限解除指令を受けた場合は、前記所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除するものである。
　本発明によれば、界磁巻線に流れる界磁電流を監視し、界磁巻線式回転電機の温度が過剰に上昇しないように界磁電流を制限することができるとともに、界磁電流の制限を行っている状態であっても、車両が通常時の出力を必要とする状況においては、所定時間内で界磁電流の制限を解除することが可能な界磁巻線式回転電機を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る界磁巻線式回転電機を車両に搭載した場合の概略構成図である。 本発明の実施の形態１の界磁巻線式回転電機の構成図である。 本発明の実施の形態１の図２における界磁電流制限部及び界磁電流制限解除部の構成図である。 本発明の実施の形態１に係る界磁電流制限部の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る界磁電流制限部における界磁電流を制限している場合の動作を説明するためのタイムチャートである。 本発明の実施の形態１に係る界磁電流制限部における界磁電流制限中の動作を説明するためのタイムチャートである。
実施の形態１．
　以下、本発明の実施の形態１に係る界磁巻線式回転電機について図１～図６を参照して説明する。
　図１は、実施の形態１に係る界磁巻線式回転電機を車両に搭載する場合を示す概略構成図であり、図に示すように、界磁巻線式回転電機４０は、内燃機関１０とベルト及びプーリなどの結合手段２０を介して互いに接続されている。また、蓄電池３０が界磁巻線式回転電機４０に電気的に接続されている。
なお、界磁巻線式回転電機４０は、内燃機関１０と結合手段２０を介さず直接結合される場合もある。さらに、内燃機関１０は、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンのいずれかに限定されるものではない。また、蓄電池３０は、界磁巻線式回転電機４０専用であってもよく、界磁巻線式回転電機４０以外の他の車両用負荷と共有するものであってもよい。
　図２は、界磁巻線式回転電機の構成図である。
図２に示すように、界磁巻線式回転電機は、大きく分けて３つの部分で構成されている。モータ・ジェネレータ５０、電力変換部６０及び制御部７０である。電力変換部６０には、蓄電池３０が接続されており、外部から電力の供給を受けている。
　モータ・ジェネレータ５０は、３相のＹ型結線、もしくはΔ型結線された電機子巻線５１、界磁巻線５２及び電流検出器５３を備えている。なお、モータ・ジェネレータ５０は、３相以外の電機子巻線を用いるものであってもよい。
そして、外部からの動作指令である外部指令１６０に従って遷移する動作モードとして、停止、発電、駆動の動作モードを有している。
　電力変換部６０は、３相インバータで界磁巻線５２に接続された界磁巻線電流用スイッチング素子６１、フライホイールダイオード６２及び電機子巻線５１の各相に接続された電力変換用スイッチング素子６３ａ～６３ｃ、６４ａ～６４ｃを備えている。
制御部７０は、ゲート駆動部８０、駆動制御部９０、発電制御部１００、界磁電流制御部１１０、界磁電流検出部１２０、界磁電流指令部１３０、界磁電流制限部１４０、及び界磁電流制限解除部１５０から構成されている。
　ゲート駆動部８０は、駆動制御部９０、発電制御部１００及び界磁電流制御部１１０から送られてくる電機子巻線５１及び界磁巻線５２へのＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいて、界磁巻線電流用スイッチング素子６１及び電力変換用スイッチング素子６３ａ～６３ｃ、６４ａ～６４ｃを駆動し、モータ・ジェネレータ５０を駆動又は発電制御する。
また、駆動制御部９０は、モータ・ジェネレータ５０を駆動するときの電力変換用スイッチング素子６３ａ～６３ｃ、６４ａ～６４ｃのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御する。
さらに、発電制御部１００は、モータ・ジェネレータ５０の発電時に、同期整流を行うときの電力変換用スイッチング素子６３ａ～６３ｃ、６４ａ～６４ｃのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御する。
　界磁電流検出部１２０は、電流検出器５３により界磁巻線５２に流れる界磁電流Ｉを検出する。界磁電流指令部１３０は、界磁電流Ｉを制御目標とする界磁電流指令値Ｉfを界磁電流制御部１１０に対して送信する。
　界磁電流制限部１４０は、界磁電流検出部１２０により検出された界磁電流Ｉに基づいて、界磁電流Ｉを制限するか否かを判定する。その結果、界磁電流Ｉの制限が必要と判定された場合には、界磁電流制限部１４０は、界磁電流制御部１１０に対して界磁電流制限値Ｉlimを送信する。
　界磁電流制限解除部１５０は、外部指令１６０からの停止、発電、駆動の動作指令に基づいて、界磁電流制限部１４０に対して界磁電流Ｉの制限を解除するように指令する。
　ここで、界磁電流制御部１１０は、界磁電流制限部１４０から界磁電流制限値Ｉlimを受信した場合において、界磁電流制限値Ｉlimを制御目標値として、界磁巻線５２に流す界磁電流Ｉを制御する信号をゲート駆動部８０に送出する。
ただし、界磁電流指令値Ｉfが界磁電流制限値Ｉlimよりも小さい場合、つまり界磁電流指令値Ｉf＜界磁電流制限値Ｉlimの関係にある場合には、界磁電流Ｉを界磁電流指令値Ｉfに制御する信号を送出する。
なお、界磁電流制御部１１０は、界磁電流制限部１４０から界磁電流制限値Ｉlimを受信しない場合においては、常に界磁電流指令値Ｉfに基づいて、界磁巻線５２に流す界磁電流Ｉを制御する信号を送出する。
　図３は、界磁巻線式回転電機の界磁電流制限部１４０及び界磁電流制限解除部１５０の構成図である。
界磁電流制限部１４０は、記憶部１４１、界磁電流制限判定部１４２及び界磁電流制限指令部１４３から構成されている。記憶部１４１は、界磁電流閾値記憶部１４１ａ、界磁電流積分閾値記憶部１４１ｂ、界磁電流制限値記憶部１４１ｃ、界磁電流制限時間記憶部１４１ｄからなる。
また、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流積分手段１４２ａを、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限時間計測手段１４３ａを有している。
　ここで、界磁電流閾値記憶部１４１ａには、第１の界磁電流閾値Ｉth1と、第１の界磁電流閾値Ｉth1より小さい値に設定されている第２の界磁電流閾値Ｉth2とが予め記憶されている。即ち、第１及び第２の界磁電流閾値Ｉth1，Ｉth2は、第１の界磁電流閾値Ｉth1＞第２の界磁電流閾値Ｉth2の関係となっている。
　また、界磁電流積分閾値記憶部１４１ｂには、界磁電流制限判定部１４２が接続されているとともに、予め界磁電流積分閾値Ｓthが記憶されている。
　また、界磁電流制限値記憶部１４１ｃには、予め界磁電流制限値Ｉlimが記憶されている。界磁電流制限時間記憶部１４１ｄには、界磁電流Ｉの界磁電流制限時間Ｔlimが予め記憶されている。
　更に、界磁電流制限解除部１５０は、界磁電流制限解除時間記憶部１５１と界磁電流制限解除指令部１５２から構成されている。また、界磁電流制限解除指令部１５２は、界磁電流制限解除時間計測手段１５２ａを有している。
　そして、界磁電流制限解除時間記憶部１５１には、界磁電流制限部１４０が界磁電流Ｉの制限を開始してからの経過時間に応じて設定されている界磁電流制限解除時間ＴCが予め記憶されている。
この界磁電流制限解除時間ＴCは、界磁電流Ｉを制限経過時間だけ制限した場合に、その状態から制限なしで動作可能、つまり過熱による故障が起きない時間以下に設定されている。界磁電流Ｉの制限を開始してからの経過時間に応じて設定することで、制限開始からの経過時間が長いほど解除時間を長くすることができる。
　次に、界磁巻線式回転電機の動作の詳細について、図４～６を用いて説明する。
まず、界磁電流制限判定部１４２の動作について、図４を参照しながら説明する。
図４は、界磁電流制限部１４０における界磁電流、界磁電流積分値の時間変化を示すタイムチャートである。
　界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉ＞第１の界磁電流閾値Ｉth1の場合において、界磁電流Ｉと第１の界磁電流閾値Ｉth1との差分ΔＩ1を界磁電流積分値Ｓに加算（正の方向へ積分）する。
反対に、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉ＜第２の界磁電流閾値Ｉth2の場合おいて、第２の界磁電流閾値Ｉth2と界磁電流Ｉとの差分ΔＩ2を界磁電流積分値Ｓから減算（負の方向へ積分）する。
また、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉ≦第１の界磁電流閾値Ｉth1であり、かつ界磁電流Ｉ≧第２の界磁電流閾値Ｉth2である場合には、現状の界磁電流積分値Ｓを維持する。
　界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流積分値Ｓ＞界磁電流積分閾値Ｓthとなった場合において、界磁電流Ｉの制限が必要であると判定する。そして、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流制限指令部１４３に判定結果を送信する。
　次に、界磁電流制限判定部１４２の動作について、図５を参照しながら説明する。
図５は、界磁電流制限部１４０における界磁電流を制限している場合の界磁電流、界磁電流積分値及び界磁電流制限時間カウンタの時間変化を示すタイムチャートである。
界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限判定部１４２の判定結果に基づいて、界磁電流Ｉの制限が必要であると判定された場合には、界磁電流制限値記憶部１４１ｃから界磁電流制限値Ｉlimと、界磁電流制限時間記憶部１４１ｄから界磁電流制限時間Ｔlimを取得し、界磁電流制限時間カウンタＣlimに界磁電流制限時間Ｔlimを設定する（下式参照）。

　　　Ｃlim＝　Ｔlim
　そして、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限時間Ｔlimの間、界磁電流制御部１１０に対して界磁電流制限値Ｉlimを送信する。これにより、界磁電流制限値Ｉlimを受信した界磁電流制御部１１０は、界磁電流Ｉを界磁電流制限値Ｉlimの値（ただし、界磁電流指令値Ｉf＜界磁電流制限値Ｉlimの関係を満たす間は界磁電流指令値Ｉfの値）に制御する。
　第２の界磁電流閾値Ｉth2は、界磁巻線式回転電機が連続動作を行っている場合には、界磁巻線式回転電機４０の温度が正常範囲内となるように設定されている。また、このときの、界磁電流制限値Ｉlimは、第２の界磁電流閾値Ｉth2以下に設定されている。これにより、界磁巻線式回転電機４０の温度をより確実に正常動作可能な温度に低下させることができる。
　なお、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流積分値Ｓが界磁電流積分閾値Ｓthを超えた場合において、界磁電流積分値Ｓをクリアして０（ゼロ）に設定する。
　また、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流Ｉの制限を開始してから、界磁電流制限時間Ｔlimが経過した時点で界磁電流制御部１１０に対する界磁電流制限値Ｉlimの送信を停止する。即ち、界磁電流Ｉの制限が解除され、界磁電流指令値Ｉfに基づいて界磁電流Ｉが制御される。
　更に、界磁電流制限解除部１５０の動作について、図６を参照しながら説明する。
図６は、界磁電流制限部１４０における界磁電流制限中に、界磁電流制限解除部１５０から界磁電流制限解除指令を受信した場合の界磁電流、界磁電流積分値、界磁電流制限時間カウンタ及び界磁電流制限解除時間カウンタの時間変化を示すタイムチャートである。
　界磁電流制限部１４０の動作により界磁電流Ｉを制限している状態では、制限をしていない場合と比べて、発電・駆動ともに出力は低下してしまう。そのため、例えばアイドルストップ時のようにエンジンが停止しているときに界磁電流Ｉを制限している場合を考えると、本来エンジン始動に必要な所望のトルクを発生させることができないため、エンジンの再始動ができない可能性があり、車両の挙動に大きな影響を与える恐れがある。
そこで、界磁電流制限解除部１５０では、界磁電流Iの制限を行っている状態において、外部指令１６０が駆動指令である場合は、界磁電流制限指令部１４３より界磁電流制限時間カウンタＣlimの値を受け取り、その値に応じた界磁電流制限解除時間ＴC読み出し、制限解除時間計測手段１５２aにより界磁電流制限解除時間ＴCの間、界磁電流制限解除指令を界磁電流制限指令部１４３に対して送信する。
そして、界磁電流制限部１４０では、界磁電流制限解除部１５０から界磁電流制限解除指令を受信すると、界磁電流Ｉの制限を解除し、通常時の界磁電流値にて制御を実施する。これにより、モータ・ジェネレータ５０を制限を行わない通常時と同じ状態で、駆動又は発電制御することが可能となる。
　ただし、界磁電流Ｉの制限を開始した直後では、制限なしで動作可能な時間が、例えばエンジン始動するために必要な時間より短く、不要に駆動動作を繰り返す場合が想定される。そこで、界磁電流Ｉの制限経過時間が所定の時間以下の場合、つまりは界磁電流の制限を解除可能な時間が例えばエンジン始動に必要な時間以下となるような領域では、界磁電流制限の解除は行わないようにしてもよい（界磁電流制限解除時間ＴCを０（ゼロ）に設定する）。
　なお、ここでは界磁電流制限部１４０が界磁電流Ｉの制限を開始してからの経過時間に応じて界磁電流制限解除時間ＴCを変化させているが、例えば界磁電流制限部１４０での界磁電流制限時間Ｔlimを制限中の界磁電流Ｉの値などによって可変とする場合などでは、界磁電流Ｉの制限の残り時間に応じて設定するようにしてもよい。
　また、外部指令１６０が発電の場合においては、車両の挙動に対する影響が小さいことから界磁電流の制限を優先し、制限する時間が不要に長くなることを防ぐために、界磁電流制限解除指令を送信しないようにしてもよいし、駆動の場合と同様に界磁電流制限解除時間ＴCの間、界磁電流制限解除指令を送信するようにしてもよい。
　以上のように、本発明による界磁巻線式回転電機は、界磁巻線５２を有するモータ・ジェネレータ５０と、界磁巻線５２に流れる界磁電流Ｉを検出する界磁電流検出部１２０と、界磁電流を制御する界磁電流制御部１１０と、界磁電流検出部１２０で検出された界磁電流Ｉに基づいて判定値を演算し、判定値が所定判定閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部１４２と、界磁電流制限判定部１４２により判定値が所定判定閾値に到達したと判定された場合には、界磁電流制御部１１０に対して所定の界磁電流制限時間Ｔlimの間、界磁電流Ｉを所定許容値以下に制限するように界磁電流制限指令を発生する界磁電流制限指令部１４３とを含む界磁電流制限部１４０と、界磁電流制限部１４０に対して、所定の界磁電流制限解除時間ＴCの間、界磁電流Ｉの制限を解除するように界磁電流制限解除指令を出力する界磁電流制限解除部１５０とを備え、界磁電流制限部１４０は、界磁電流制限解除部１５０から界磁電流制限解除指令を受けた場合は、所定の界磁電流制限解除時間ＴCの間、界磁電流Ｉの制限を解除することを特徴とするもので、このような構成により、界磁巻線に流れる界磁電流の検出結果に基づいて、界磁巻線式回転電機の温度が過剰に上昇しないように界磁電流を制限する場合において、外部からの指令に基づき界磁電流の制限を解除する必要があると判定した場合には、所定の時間制限を解除することにより、車両に対する影響を最小限に抑えることができる界磁巻線式回転電機を得ることができるという顕著な効果がある。
　なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
３０　蓄電池
４０　界磁巻線式回転電機
５０　モータ・ジェネレータ
５２　界磁巻線
５３　電流検出器
６０　電力変換部
７０　制御部
１１０　界磁電流制御部
１２０　界磁電流検出部
１３０　界磁電流指令部
１４０　界磁電流制限部
１４１　記憶部
１４２　界磁電流制限判定部
１４３　界磁電流制限指令部
１５０　界磁電流制限解除部
１５１　界磁電流制限解除時間記憶部
１５２　界磁電流制限解除指令部
１６０　外部指令

Claims (6)

  1. 　界磁巻線を有するモータ・ジェネレータと、
    前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
    前記界磁電流を制御する界磁電流制御部と、
    前記界磁電流検出部で検出された前記界磁電流に基づいて判定値を演算し、前記判定値が所定判定閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部と、前記界磁電流制限判定部により前記判定値が前記所定判定閾値に到達したと判定された場合には、前記界磁電流制御部に対して所定の界磁電流制限時間の間、前記界磁電流を所定許容値以下に制限するように界磁電流制限指令を発生する界磁電流制限指令部とを含む界磁電流制限部と、
    前記界磁電流制限部に対して、所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除するように界磁電流制限解除指令を出力する界磁電流制限解除部とを備え、
    前記界磁電流制限部は、前記界磁電流制限解除部から前記界磁電流制限解除指令を受けた場合は、前記所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除すること
    を特徴とする界磁巻線式回転電機。
  2. 　前記界磁電流制限解除部は、前記界磁電流制限部が前記界磁電流の制限を開始してからの経過時間に応じて、前記所定の界磁電流制限解除時間を変化させることを特徴とする請求項１に記載の界磁巻線式回転電機。
  3. 　前記モータ・ジェネレータは外部からの動作指令に従って遷移する少なくとも一つ以上の動作モードを有しており、
    前記界磁電流制限解除部は、前記動作指令が所定の動作モードである場合にのみ、前記界磁電流制限部に対して、前記所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除するように指令することを特徴とする請求項１または２に記載の界磁巻線式回転電機。
  4. 　前記所定の動作モードは、前記モータ・ジェネレータの駆動動作モードであることを特徴とする請求項３に記載の界磁巻線式回転電機。
  5. 　前記界磁電流制限解除部は、前記所定の界磁電流制限時間が所定時間以下の場合、前記所定の界磁電流制限解除時間をゼロに設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の界磁巻線式回転電機。
  6. 　前記界磁電流制限部は、前記所定の界磁電流制限時間を制限中の前記界磁電流の値によって可変とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の界磁巻線式回転電機。
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