WO2023145598A1 - 巻線界磁型の回転電機用駆動装置 - Google Patents

巻線界磁型の回転電機用駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023145598A1
WO2023145598A1 PCT/JP2023/001504 JP2023001504W WO2023145598A1 WO 2023145598 A1 WO2023145598 A1 WO 2023145598A1 JP 2023001504 W JP2023001504 W JP 2023001504W WO 2023145598 A1 WO2023145598 A1 WO 2023145598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
smoothing capacitor
electric machine
circuit unit
winding
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/001504
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
悦申 伊藤
祥多 廣瀬
Original Assignee
株式会社アイシン
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アイシン filed Critical 株式会社アイシン
Publication of WO2023145598A1 publication Critical patent/WO2023145598A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters

Definitions

  • the present disclosure relates to a winding field type rotary electric machine drive device.
  • a switching element electrically connected in parallel to a smoothing capacitor is turned on under predetermined conditions, thereby discharging the electric charge accumulated in the smoothing capacitor through a discharge resistor.
  • a discharge circuit is known in which a current can flow to the ground (see, for example, Patent Document 1).
  • rapid discharge tended to use protective parts such as resistors and PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistors, or to use expensive circuits with large parts against heat.
  • protective parts such as resistors and PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistors
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • the current can be limited by a resistance value so that the rapid discharge current does not flow too much. be.
  • the rapid discharge method using only a resistor it is necessary to cool the resistor with a large heat sink or use a highly heat-resistant component such as a ceramic resistor for the resistor.
  • an object of the present disclosure is to enable rapid discharge with an efficient configuration using existing parts in a drive device for a winding field type rotating electric machine.
  • a wound-field rotating electric machine driving device for driving a wound-field rotating electric machine in which a rotor winding is wound around a rotor core, An electric circuit unit between the rotating electric machine and the first power supply, The electric circuit section is a smoothing capacitor between the high potential side line and the low potential side line of the first power supply; a feeder circuit electrically connected between both ends of the smoothing capacitor and both ends of the rotor winding; There is provided a winding-field type rotary electric machine drive device in which the power supply circuit unit conducts both ends of the smoothing capacitor through the rotor winding when the smoothing capacitor is discharged.
  • rapid discharge is possible with an efficient configuration using existing parts in a drive device for a winding field type rotating electric machine.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a vehicle drive system including a drive device for a rotating electrical machine according to an embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of a cross section of a rotating electric machine; It is explanatory drawing of an electric circuit part.
  • 4 is a schematic flow chart showing an example of microcomputer processing related to rapid discharging of a smoothing capacitor
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of characteristics of rapid discharge through rotor windings
  • FIG. 4 is a diagram showing a time series of changes in various states associated with rapid discharge through the rotor windings;
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a vehicle drive system 1 including a drive device 5 for a rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a part of the cross section of the rotating electric machine 3.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the electric circuit section 60.
  • FIG. 3 shows a line L300 that schematically shows the boundary between the low-pressure system and the high-pressure system.
  • the vehicle drive system 1 has a dual power supply configuration including a low-voltage battery 2A and a high-voltage battery 2B, and includes a rotating electric machine 3 and a drive device 5.
  • the low-voltage battery 2A is, for example, a lead battery and has a rated voltage of, for example, 12V.
  • the high-voltage battery 2B is, for example, a lithium-ion battery, and has a significantly higher rated voltage than the low-voltage battery 2A, for example, a rated voltage of 40V or more. In this embodiment, as an example, it is assumed that the rated voltage of the high-voltage battery 2B is 300V or higher.
  • the high-voltage battery 2B may be in the form of a fuel cell or the like.
  • the rotating electric machine 3 is of the wound field type, and includes a rotor 310 in which rotor windings 316 are wound around a rotor core 312 .
  • rotor core 312 has tooth portions 3122 protruding radially outward, and conductor wires forming rotor windings 316 are wound around tooth portions 3122 .
  • a stator 320 is provided radially outside the rotor 310 .
  • Stator winding 322 is wound around teeth 3210 of stator core 321, as shown in FIG.
  • the driving device 5 includes a microcomputer 50 (hereinafter referred to as "microcomputer 50") and an electric circuit section 60.
  • the microcomputer 50 may be implemented as an ECU (Electronic Control Unit), for example.
  • the microcomputer 50 is connected to various electronic components (other ECUs and sensors) in the vehicle via a network 6 such as a CAN (controller area network).
  • a network 6 such as a CAN (controller area network).
  • the microcomputer 50 receives, via the network 6, various commands such as a control command from a host ECU (not shown) and a rapid discharge command, which will be described later.
  • the microcomputer 50 controls the rotating electric machine 3 via the electric circuit section 60 based on the control command. Further, the microcomputer 50 executes rapid discharge processing of the smoothing capacitor 62, which will be described later, based on the rapid discharge command.
  • the microcomputer 50 operates based on power from the low-voltage battery 2A. Specifically, the microcomputer power supply IC 504 generates a power supply voltage for operating the microcomputer 50 based on the power from the low voltage battery 2A.
  • the electric circuit section 60 includes a smoothing capacitor 62 , a power conversion circuit section 63 and a power supply circuit section 64 .
  • the smoothing capacitor 62 is provided between the high potential side line 20 and the low potential side line 22 of the high voltage battery 2B.
  • a passive discharge resistor R0 may be connected across the smoothing capacitor 62 .
  • the passive discharge resistor R0 has a function of removing the electric charge from the smoothing capacitor 62 when the dealer or the user performs maintenance on the vehicle or when rapid discharge, which will be described later, does not work. It should be noted that the time required for the discharge by the resistor R0 for passive discharge is significantly longer than that of the rapid discharge described later.
  • the power conversion circuit unit 63 is in the form of an inverter and forms, for example, a three-phase bridge circuit.
  • the power conversion circuit unit 63 is connected in parallel with the smoothing capacitor 62 between the high potential side line 20 and the low potential side line 22 .
  • the power conversion circuit unit 63 includes switching elements SW3 on the high-potential arm and switching elements SW4 on the low-potential arm.
  • the microcomputer 50 controls energization to the stator winding 322 by controlling the ON/OFF states of the switching elements SW3 and SW4 of the power conversion circuit section 63 via the gate driver circuit 52 .
  • the power supply circuit portion 64 includes a bridge circuit portion 641, a normal drive circuit portion (hereinafter also referred to as a “normal drive circuit portion 642”), and a fail-safe drive circuit portion (hereinafter referred to as a “fail-safe drive circuit portion”). 644”) (not shown in FIG. 1, see FIG. 3).
  • the bridge circuit section 641 is connected between the high potential side line 20 and the low potential side line 22 in parallel with the smoothing capacitor 62 and the passive discharge resistor R0.
  • Bridge circuit section 641 includes a pair of switching elements SW1 and SW2 and a pair of diodes D1 and D2.
  • the switching element SW1 is connected in series with the diode D1 so as to be connected to the cathode of the diode D1 on the high potential side.
  • One end of rotor winding 316 is connected between switching element SW1 and diode D1.
  • the switching element SW2 is connected in series with the diode D2 so as to be connected to the low-potential-side anode of the diode D2.
  • switching element SW1 and its associated configuration of the pair of switching elements SW1 and SW2 may be referred to as "high potential side” for distinction, and the switching element SW2 and its associated configuration , “low potential side” may be attached.
  • the pair of switching elements SW1 and SW2 are switched between on/off states via the normal drive circuit section 642 or the fail-safe drive circuit section 644.
  • a pair of switching elements SW 1 , SW 2 change the energization state to the rotor winding 316 under the control of the normal drive circuit portion 642 or the failsafe drive circuit portion 644 .
  • the switching elements SW1 and SW2 are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), but may be in other forms such as MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors).
  • the normal drive circuit section 642 includes a pair of gate driver ICs (Integrated Circuits) 6421 and 6422 .
  • a pair of gate driver ICs 6421 and 6422 are provided between the microcomputer 50 and a pair of switching elements SW1 and SW2.
  • the gate driver IC 6421 on the high potential side drives the gate of the switching element SW1 on the high potential side based on the control signal from the microcomputer 50
  • the gate driver IC 6422 on the low potential side drives the gate of the switching element SW1 on the high potential side based on the control signal from the microcomputer 50.
  • a pair of gate driver ICs 6421 and 6422 operate based on power from the low voltage battery 2A.
  • one of the power supply IC 602 and the transformer power supply 604 generates power supply voltages on the high potential side (denoted as “15V_EH+” and “15V_EH-” in FIG. 3) based on the power supply voltage +B from the low-voltage battery 2A. do.
  • the other power supply IC 606 and transformer power supply 608 generate power supply voltages on the low potential side (denoted as "15V_EL+” and "15V_EL-” in FIG. 3) based on the power supply voltage +B from the low voltage battery 2A.
  • the power supply voltage +B from the low-voltage battery 2A is the power supply voltage (the power supply voltage directly connected to the low-voltage battery 2A) that is generated regardless of the on/off state of the ignition switch SW0 and that corresponds to the low-voltage battery 2A. handle.
  • the fail-safe drive circuit section 644 includes a pair of power generation circuits 6441 and 6442.
  • the high-potential-side power supply generation circuit 6441 generates the fail-safe power supply voltage B1 based on the power from the high-voltage battery 2B.
  • a fail-safe power supply voltage B1 is applied to a drive line connection point P1 connected to the gate of the switching element SW1.
  • the connection point P1 is connected to the negative side of the high-potential power source (denoted as "15V_EH-" in FIG. 3) via a resistor R3.
  • the power generation circuit 6441 on the high voltage side includes a switching element SW10.
  • a high potential side line 20 is connected to the gate of the switching element SW10 via a resistor R1, and a high potential side power supply voltage (“15V_EH+” and “15V_EH ⁇ ” in FIG. 3) is applied via the switching element SW11. ) are connected.
  • the switching element SW11 is turned on/off according to the state of the power supply voltage on the high potential side (denoted as "15V_EH+” and "15V_EH-" in FIG. 3). Specifically, when the power supply voltage on the high potential side is a normal value, the switching element SW11 is turned on, and accordingly the switching element SW10 is turned off. When switching element SW10 is in the OFF state, fail-safe power supply voltage B1 is not generated. On the other hand, when the power supply voltage on the high potential side becomes an abnormal value due to failure of the low voltage battery 2A (that is, when the power supply voltage on the high potential side is not generated), the switching element SW10 is turned on.
  • power supply voltage B1 for fail-safe is generated based on power from high-voltage battery 2B (including electric charge accumulated in smoothing capacitor 62).
  • the power supply voltage B1 may be set to generate the same voltage as the positive side of the power supply voltage on the high potential side (denoted as "15V_EH+" in FIG. 3).
  • the low-potential-side power supply generation circuit 6442 generates a fail-safe power supply voltage B2 based on the power from the high-voltage battery 2B.
  • a fail-safe power supply voltage B2 is applied to a drive line connection point P2 connected to the gate of the switching element SW2.
  • the connection point P2 is connected to the negative side of the power supply on the low potential side (indicated as "15V_EL-" in FIG. 3) via a resistor R4.
  • the low-potential-side power generation circuit 6442 includes a switching element SW15.
  • the high potential side line 20 is connected to the gate of the switching element SW15 via the resistor R2, and the low potential side power supply voltage (“15V_EL+", "15V_EL-” in FIG. 3) is applied via the switching element SW16. ) are connected.
  • the switching element SW16 is turned on/off according to the state of the power supply voltage on the low potential side (indicated as "15V_EL+” and "15V_EL-" in FIG. 3). Specifically, when the power supply voltage on the low potential side is a normal value, the switching element SW16 is turned on, and accordingly the switching element SW15 is turned off. When switching element SW15 is in the OFF state, fail-safe power supply voltage B2 is not generated. On the other hand, when the power supply voltage on the low potential side becomes an abnormal value due to failure of the low-voltage battery 2A (that is, when the power supply voltage on the low potential side is not generated), the switching element SW15 is turned on.
  • power supply voltage B2 for fail-safe is generated based on power from high-voltage battery 2B (including electric charge accumulated in smoothing capacitor 62).
  • the power supply voltage B2 may be set to generate the same voltage as the positive side of the power supply voltage on the low potential side (indicated as "15V_EL+" in FIG. 3).
  • the microcomputer 50 performs normal control processing based on the power from the low-voltage battery 2A in a normal state (that is, a state in which the conditions for rapid discharge of the smoothing capacitor 62, which will be described later) are not satisfied.
  • a normal state that is, a state in which the conditions for rapid discharge of the smoothing capacitor 62, which will be described later
  • the microcomputer 50 controls the energization state of the stator winding 322 of the rotary electric machine 3 via the power conversion circuit unit 63 based on a control command (for example, a required torque value) from a host ECU (not shown).
  • the normal drive circuit unit 642 to control the energization state of the rotor winding 316 of the rotary electric machine 3 .
  • the rapid discharge of the smoothing capacitor 62 is achieved by discharging the charge accumulated in the smoothing capacitor 62 (the charge from the high-voltage battery 2B) within a relatively short time ⁇ T defined in advance.
  • the smoothing capacitor 62 accumulates electric charge according to the voltage across the high-voltage battery 2B.
  • the relatively short time ⁇ T may be on the order of 1 or 2 seconds, corresponding to existing requirements.
  • the end point of the rapid discharge may be the point when the voltage across the smoothing capacitor 62 becomes equal to or lower than the reference voltage (eg, 60 V).
  • FIG. 4 is a schematic flow chart showing an example of processing of the microcomputer 50 related to rapid discharging of the smoothing capacitor 62.
  • FIG. 4 is a schematic flow chart showing an example of processing of the microcomputer 50 related to rapid discharging of the smoothing capacitor 62.
  • step S400 the microcomputer 50 determines whether or not the rapid discharge condition is satisfied.
  • the rapid discharge condition is met when a vehicle collision event or an unavoidable collision event occurs.
  • a vehicle crash event may be detected based on information obtainable via network 6 (for example, information indicative of activation of a non-reversible occupant protection aid, such as an airbag).
  • the unavoidable collision event is information that can be obtained via the network 6 (for example, information indicating that the TTC (Time To Collision) has fallen below a specified time, information indicating the operation of the automatic braking device, etc.) may be detected based on Alternatively, the rapid discharge condition may be met when a rapid discharge command is obtained via network 6 .
  • the rapid discharge condition may be met when the system main relay SMR (see FIG. 1) is interrupted. It should be noted that the system main relay SMR may be cut off, for example, when a vehicle collision event occurs.
  • step S402 the microcomputer 50 performs rapid discharge processing so that the voltage across the smoothing capacitor 62 becomes equal to or lower than the reference voltage within a predetermined relatively short time ⁇ T.
  • the rapid discharge process may be performed via the power conversion circuit unit 63, for example.
  • the microcomputer 50 may control the ON/OFF states of the switching elements SW3 and SW4 of the power conversion circuit section 63 so that the torque generated by the rotating electrical machine 3 becomes 0 [N].
  • the microcomputer 50 may set the q-axis current command value to "0" to control the generated torque of the rotating electric machine 3 to be "0".
  • the time ⁇ T in step S402 may correspond to the time (for example, 1 second or 2 seconds) related to the specifications requested by the car manufacturer.
  • the microcomputer 50 executes the rapid discharge process via the power conversion circuit unit 63 when a vehicle collision event or an unavoidable collision event occurs, thereby improving the safety of the vehicle drive system 1. can increase
  • the rapid discharge process in step S402 described above can be realized when the low-voltage power supply system based on the power from the low-voltage battery 2A is normal. That is, the rapid discharge process includes, for example, a power supply for a microcomputer, a power supply voltage on the high potential side ("15V_EH+” and "15V_EH-” in FIG. 3), a power supply voltage on the low potential side (“15V_EL+” in FIG. , "15V_EL-”) are normal. Therefore, when the low-voltage power supply system fails due to an impact due to a vehicle collision event, etc. (for example, when the microcomputer 50 does not operate normally due to disconnection of the power supply line from the power supply voltage +B) ), the rapid discharge process in step S402 described above may not be executed normally.
  • the rapid discharge process in step S402 described above may not be executed normally.
  • the vehicle drive system 1 includes the fail-safe drive circuit section 644 described above, so even if the low-voltage power supply system fails, rapid discharge can be achieved.
  • the microcomputer 50 and the normal drive circuit section 642 become inoperable. , generate power supply voltages B1 and B2 for fail-safe.
  • the fail-safe power supply voltages B1 and B2 are generated, voltages corresponding to the fail-safe power supply voltages B1 and B2 (“fail-safe gate voltages”) are applied to the gates of the switching elements SW1 and SW2. ) is applied.
  • the switching elements SW1 and SW2 are turned on.
  • the switching elements SW1 and SW2 are turned on, the high potential side line 20 and the low potential side line 22 are brought into conduction via the rotor winding 316 . That is, both ends of the smoothing capacitor 62 conduct through the rotor winding 316 .
  • rapid discharge of smoothing capacitor 62 is achieved through rotor winding 316 .
  • the rapid discharge realized via the rotor winding 316 in this manner is also referred to as "rapid discharge via the rotor winding 316" in order to distinguish it from the rapid discharge at step S402 described above.
  • the normal drive circuit unit 642 side is connected to the connection points P1 and P2 related to the power supply voltages B1 and B2. are provided with switching elements SW31 and SW32 for backflow prevention.
  • the gates of the switching elements SW31 and SW32 are connected to the positive side of the power supply voltage on the high potential side (indicated by "15V_EH+” in FIG. 3) and the positive side of the power supply voltage on the low potential side (indicated by "15V_EL+” in FIG. 3). notation) are connected respectively.
  • the switching elements SW31 and SW32 are turned off, and the power supply voltages B1 and B2 and the normal drive circuit section 642 are electrically disconnected.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of characteristics of rapid discharge via the rotor winding 316.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents voltage, showing an example of a time-series variation of the voltage across the smoothing capacitor 62 during rapid discharge via the rotor winding 316 . .
  • FIG. 5 shows the results of analysis with the resistance of the rotor winding 316 set to 10 ⁇ , the voltage across the smoothing capacitor 62 at the start of rapid discharge set to 470 V, and the capacity of the smoothing capacitor 62 set to 1000 ⁇ F.
  • the voltage across the smoothing capacitor 62 drops below the reference voltage (eg, 50 V) in a very short period of time. Specifically, the voltage across the smoothing capacitor 62 drops below the reference voltage (eg, 50 V) within 50 msec. This is a much shorter time than the time (for example, 1 second or 2 seconds) required by the vehicle manufacturer.
  • the rotor winding 316 provided in the wound-field type rotary electric machine 3 is used to realize rapid discharge, so a dedicated resistor for rapid discharge (for example, a ceramic resistor) is used. As compared with the case of using the battery, it is possible to reduce the cost of the configuration related to rapid discharge.
  • the maximum current is about 40 A during rapid discharge through the rotor winding 316. Therefore, in the case of the winding-field rotating electric machine 3 in which a current of about 30 A always flows, rapid discharge There is no problem with instantaneous usage such as Therefore, rapid discharge via rotor winding 316 can be performed without taking any special measures. Further, since the rotor winding 316 is originally large in size, it has high heat dissipation. Therefore, it is possible to reduce the cost of the structure related to rapid discharge without using a PTC thermistor or parts with high heat resistance.
  • FIG. 6 is a diagram showing a time series of changes in various states related to rapid discharge via the rotor winding 316.
  • the state of the power supply voltage +B from the battery 2A, the ON/OFF state of each of the switching elements SW1 and SW2, and the state of the rotation speed of the rotary electric machine 3 (denoted as "motor rotation speed” in FIG. 6) are shown.
  • FIG. 6 a vehicle collision event occurs at time t1, and the system main relay SMR is cut off accordingly. As a result, the rotary electric machine 3, the smoothing capacitor 62, and the like are electrically disconnected from the high-voltage battery 2B. In FIG. 6, a failure of the power supply voltage +B has occurred due to the crash event, and the power supply voltage +B has dropped to 0V. Accordingly, although the microcomputer 50 becomes inoperable, the fail-safe drive circuit section 644 functions as described above, and the switching elements SW1 and SW2 are turned on.
  • the switching elements SW1 and SW2 When the switching elements SW1 and SW2 are turned on, the high-potential line 20 and the low-potential line 22 are electrically connected via the rotor winding 316, so that the voltage across the smoothing capacitor 62 rapidly drops. In this case, the voltage across the smoothing capacitor 62 drops below the reference voltage (eg, 50 V) within time ⁇ T from time t1. From the viewpoint of safety, the shorter the time ⁇ T, the better. In the present embodiment, the time ⁇ T can be set to 0.1 seconds or less in terms of analysis as described above. Further, the rotational speed of the rotating electric machine 3 is also reduced to 0 rpm by stopping the driving due to the collision event.
  • the reference voltage eg, 50 V
  • the microcomputer 50 executes rapid discharge processing via the power conversion circuit unit 63 when a vehicle collision event or an unavoidable collision event occurs, as described above with reference to FIG.
  • rapid discharge through the rotor windings 316 may be provided.
  • the microcomputer 50 may turn on the switching elements SW1 and SW2 via the normal drive circuit section 642 . According to such a configuration, rapid discharge via rotor winding 316 can be achieved even when there is no failure in the low-voltage power supply system.
  • Rotating electric machine 312 Rotor core 316 Rotor winding 321 Stator core 322 Stator winding 2A Low-voltage battery (second power supply) 2B High-voltage battery (first power supply) 20 High potential side line 22 Low potential side line 5
  • Driving device (rotating electric machine driving device) 60
  • Electric circuit section 62 ... smoothing capacitor 63
  • power conversion circuit section 64 ... power supply circuit section SW1, SW2 ... switching element (second switching element) SW3, SW4 ... switching element (first switching element), 642... normal drive circuit section (second drive circuit section), 644... fail-safe drive circuit section (first drive circuit section), 50... microcomputer (computer)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

ロータ巻線がロータコアに巻回された巻線界磁型の回転電機を駆動する巻線界磁型の回転電機用駆動装置であって、回転電機と第１電源との間の電気回路部を備え、電気回路部は、第１電源の高電位側ラインと低電位側ラインの間に平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端とロータ巻線の両端との間に電気的に接続される給電回路部とを含み、給電回路部は、平滑コンデンサの放電時に、平滑コンデンサの両端をロータ巻線を介して導通させる、巻線界磁型の回転電機用駆動装置が開示される。

Description

巻線界磁型の回転電機用駆動装置
　本開示は、巻線界磁型の回転電機用駆動装置に関する。
　電力変換装置を備える車両駆動用装置に含まれる構成として、所定の条件下で平滑コンデンサに並列に電気的に接続されるスイッチング素子をオンすることで、平滑コンデンサに溜まった電荷を放電抵抗を介してグランドに流すことができる放電回路が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１６－８６５７８号公報
　従来技術において急速放電は、抵抗やＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタなど保護部品を使用するか、熱に対し部品を大型化した高価な回路を使用する傾向があった。例えば、ＰＴＣサーミスタの場合は、急速放電の電流が流れすぎないよう抵抗値で電流を制限できる点で有用であるが、ＰＴＣサーミスタは、特殊でコストが高くかつ商業的入手性が悪いという問題がある。また、抵抗だけを使用した急速放電方法では、抵抗を大型のヒートシンクで冷却するか、抵抗器を耐熱性の高い部品、例えばセラミック抵抗などにする必要性があった。
　そこで、１つの側面では、本開示は、巻線界磁型の回転電機用の駆動装置において、既存の部品を利用した効率的な構成で急速放電を可能とすることを目的とする。
　１つの側面では、ロータ巻線がロータコアに巻回された巻線界磁型の回転電機を駆動する巻線界磁型の回転電機用駆動装置であって、
　前記回転電機と第１電源との間の電気回路部を備え、
　前記電気回路部は、
　前記第１電源の高電位側ラインと低電位側ラインの間に平滑コンデンサと、
　前記平滑コンデンサの両端と前記ロータ巻線の両端との間に電気的に接続される給電回路部とを含み、
　前記給電回路部は、前記平滑コンデンサの放電時に、前記平滑コンデンサの両端を前記ロータ巻線を介して導通させる、巻線界磁型の回転電機用駆動装置が提供される。
　１つの側面では、本開示によれば、巻線界磁型の回転電機用の駆動装置において、既存の部品を利用した効率的な構成で急速放電が可能となる。
本実施例による回転電機用の駆動装置を含む車両駆動システムを示す構成図である。 回転電機の断面の一部を示す概略的な断面図である。 電気回路部の説明図である。 平滑コンデンサの急速放電に関連したマイコンの処理の一例を示す概略フローチャートである。 ロータ巻線を介した急速放電の特性の一例を示す説明図である。 ロータ巻線を介した急速放電に関連した各種状態の変化態様の時系列を示す図である。
　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。
　図１は、本実施例による回転電機用の駆動装置５を含む車両駆動システム１を示す構成図である。図２は、回転電機３の断面の一部を示す概略的な断面図である。図３は、電気回路部６０の説明図である。なお、図３には、低圧系と高圧系との間の境界を模式的に示すラインＬ３００が示されている。
　車両駆動システム１は、低圧バッテリ２Ａと高圧バッテリ２Ｂを含む２電源構成であり、回転電機３と、駆動装置５とを含む。
　低圧バッテリ２Ａは、例えば鉛バッテリであり、定格電圧が例えば１２Ｖである。
　高圧バッテリ２Ｂは、例えばリチウムイオンバッテリであり、低圧バッテリ２Ａより定格電圧が有意に高く、例えば定格電圧が４０Ｖ以上である。本実施例では、一例として、高圧バッテリ２Ｂの定格電圧は、３００Ｖ以上であるとする。なお、高圧バッテリ２Ｂは、燃料電池等の形態であってもよい。
　回転電機３は、巻線界磁型であり、ロータ巻線３１６がロータコア３１２に巻回されたロータ３１０を備える。なお、ロータコア３１２は、図２に示すように、径方向外側に突出するティース部３１２２を有し、ティース部３１２２に、ロータ巻線３１６を形成する導体線が巻回される。ロータ３１０の径方向外側にはステータ３２０が設けられる。ステータ巻線３２２は、図２に示すように、ステータコア３２１のティース部３２１０まわりに巻装される。
　駆動装置５は、マイクロコンピュータ５０（以下、「マイコン５０」と称する）と、電気回路部６０とを含む。
　マイコン５０は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）として実現されてよい。マイコン５０は、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｒｅａ　ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなネットワーク６を介して、車両内の各種の電子部品（他のＥＣＵやセンサ）に接続される。
　マイコン５０は、ネットワーク６を介して、上位ＥＣＵ（図示せず）からの制御指令や、後述する急速放電指令等の各種指令を受信する。マイコン５０は、制御指令に基づいて、電気回路部６０を介して回転電機３を制御する。また、マイコン５０は、急速放電指令に基づいて、後述する平滑コンデンサ６２の急速放電処理を実行する。
　マイコン５０は、低圧バッテリ２Ａからの電力に基づいて、動作する。具体的には、マイコン電源ＩＣ５０４は、低圧バッテリ２Ａからの電力に基づいて、マイコン５０の動作用の電源電圧を生成する。
　電気回路部６０は、平滑コンデンサ６２と、電力変換回路部６３と、給電回路部６４とを含む。
　平滑コンデンサ６２は、高圧バッテリ２Ｂの高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に設けられる。平滑コンデンサ６２の両端には、パッシブ放電用の抵抗Ｒ０が接続されてよい。パッシブ放電用の抵抗Ｒ０は、ディーラやユーザが車両をメンテナンスする際や、後述する急速放電が機能しない場合に、平滑コンデンサ６２の電荷を抜く機能を有する。なお、パッシブ放電用の抵抗Ｒ０による放電は、後述する急速放電に比べて、放電に要する時間が有意長くなる。
　電力変換回路部６３は、インバータの形態であり、例えば３相のブリッジ回路を形成する。電力変換回路部６３は、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に、平滑コンデンサ６２に対して並列となる態様で、接続される。電力変換回路部６３は、高電位側のアームの各スイッチング素子ＳＷ３と低電位側のアームの各スイッチング素子ＳＷ４を備える。マイコン５０は、ゲートドライバ回路５２を介して電力変換回路部６３の各スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオン／オフ状態を制御することで、ステータ巻線３２２に対する通電を制御する。
　給電回路部６４は、ブリッジ回路部６４１と、通常時用の駆動回路部（以下、「通常駆動回路部６４２」とも称する）と、フェールセーフ用の駆動回路部（以下、「フェールセーフ駆動回路部６４４」とも称する）（図１には図示せず、図３参照）とを含む。
　ブリッジ回路部６４１は、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に、平滑コンデンサ６２及びパッシブ放電用の抵抗Ｒ０に対して並列となる態様で、接続される。ブリッジ回路部６４１は、対のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２と、対のダイオードＤ１、Ｄ２を含む。スイッチング素子ＳＷ１は、ダイオードＤ１の高電位側のカソードに接続される態様で、ダイオードＤ１に直列に接続される。スイッチング素子ＳＷ１とダイオードＤ１の間には、ロータ巻線３１６の一端が接続される。また、スイッチング素子ＳＷ２は、ダイオードＤ２の低電位側のアノードに接続される態様で、ダイオードＤ２に直列に接続される。スイッチング素子ＳＷ２とダイオードＤ２の間には、ロータ巻線３１６の他端が接続される。以下、対のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のうちの、スイッチング素子ＳＷ１及びそれに関連する構成には、区別のために、「高電位側」を付す場合があり、スイッチング素子ＳＷ２及びそれに関連する構成には、「低電位側」を付す場合がある。
　対のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、通常駆動回路部６４２又はフェールセーフ駆動回路部６４４を介して、オン／オフ状態が切り替えられる。対のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、通常駆動回路部６４２又はフェールセーフ駆動回路部６４４による制御下で、ロータ巻線３１６に対する通電状態を変化させる。スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）あるが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のような他の形態であってもよい。
　通常駆動回路部６４２は、対のゲートドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）６４２１、６４２２を含む。対のゲートドライバＩＣ６４２１、６４２２は、マイコン５０と対のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２の間に設けられる。高電位側のゲートドライバＩＣ６４２１は、マイコン５０からの制御信号に基づいて、高電位側のスイッチング素子ＳＷ１のゲートを駆動し、低電位側のゲートドライバＩＣ６４２２は、マイコン５０からの制御信号に基づいて、低電位側のスイッチング素子ＳＷ２のゲートを駆動する。
　対のゲートドライバＩＣ６４２１、６４２２は、低圧バッテリ２Ａからの電力に基づいて、動作する。具体的には、一方の電源ＩＣ６０２及びトランス電源６０４は、低圧バッテリ２Ａによる電源電圧＋Ｂに基づいて、高電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ＋」、「１５Ｖ＿ＥＨ－」と表記）を生成する。他方の電源ＩＣ６０６及びトランス電源６０８は、低圧バッテリ２Ａによる電源電圧＋Ｂに基づいて、低電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ＋」、「１５Ｖ＿ＥＬ－」と表記）を生成する。なお、低圧バッテリ２Ａによる電源電圧＋Ｂは、イグニッションスイッチＳＷ０のオン／オフ状態とは無関係に生成される、低圧バッテリ２Ａに応じた電源電圧（低圧バッテリ２Ａに直接的に接続される電源電圧）に対応する。
　フェールセーフ駆動回路部６４４は、対の電源生成回路６４４１、６４４２を含む。
　高電位側の電源生成回路６４４１は、高圧バッテリ２Ｂからの電力に基づいて、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１を生成する。フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１は、スイッチング素子ＳＷ１のゲートに接続される駆動ラインの接続点Ｐ１に印加される。なお、接続点Ｐ１には、抵抗Ｒ３を介して高電位側の電源の負極側（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ－」と表記）が接続されている。電圧高電位側の電源生成回路６４４１は、スイッチング素子ＳＷ１０を備える。スイッチング素子ＳＷ１０のゲートには、高電位側ライン２０が抵抗Ｒ１を介して接続されるとともに、スイッチング素子ＳＷ１１を介して、高電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ＋」、「１５Ｖ＿ＥＨ－」と表記）が接続される。
　スイッチング素子ＳＷ１１は、高電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ＋」、「１５Ｖ＿ＥＨ－」と表記）の状態に応じてオン／オフする。具体的には、高電位側の電源電圧が正常値である場合、スイッチング素子ＳＷ１１はオン状態となり、それに伴い、スイッチング素子ＳＷ１０はオフ状態となる。スイッチング素子ＳＷ１０がオフ状態である場合、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１は生成されない。他方、低圧バッテリ２Ａの失陥等に起因して高電位側の電源電圧が異常値となる場合（すなわち高電位側の電源電圧が生成されない場合）、スイッチング素子ＳＷ１０はオン状態となる。スイッチング素子ＳＷ１０がオン状態である場合、高圧バッテリ２Ｂからの電力（平滑コンデンサ６２に溜まっている電荷を含む）に基づいて、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１が生成される。なお、電源電圧Ｂ１は、高電位側の電源電圧の正極側（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ＋」と表記）と同じ電圧を発生するように設定されてよい。
　低電位側の電源生成回路６４４２は、高圧バッテリ２Ｂからの電力に基づいて、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ２を生成する。フェールセーフ用の電源電圧Ｂ２は、スイッチング素子ＳＷ２のゲートに接続される駆動ラインの接続点Ｐ２に印加される。なお、接続点Ｐ２には、抵抗Ｒ４を介して低電位側の電源の負極側（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ－」と表記）が接続されている。低電位側の電源生成回路６４４２は、スイッチング素子ＳＷ１５を備える。スイッチング素子ＳＷ１５のゲートには、高電位側ライン２０が抵抗Ｒ２を介して接続されるとともに、スイッチング素子ＳＷ１６を介して、低電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ＋」、「１５Ｖ＿ＥＬ－」と表記）が接続される。
　スイッチング素子ＳＷ１６は、低電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ＋」、「１５Ｖ＿ＥＬ－」と表記）の状態に応じてオン／オフする。具体的には、低電位側の電源電圧が正常値である場合、スイッチング素子ＳＷ１６はオン状態となり、それに伴い、スイッチング素子ＳＷ１５はオフ状態となる。スイッチング素子ＳＷ１５がオフ状態である場合、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ２は生成されない。他方、低圧バッテリ２Ａの失陥等に起因して低電位側の電源電圧が異常値となる場合（すなわち低電位側の電源電圧が生成されない場合）、スイッチング素子ＳＷ１５はオン状態となる。スイッチング素子ＳＷ１５がオン状態である場合、高圧バッテリ２Ｂからの電力（平滑コンデンサ６２に溜まっている電荷を含む）に基づいて、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ２が生成される。なお、電源電圧Ｂ２は、低電位側の電源電圧の正極側（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ＋」と表記）と同じ電圧を発生するように設定されてよい。
　このような構成においては、マイコン５０は、通常状態（すなわち、後述する平滑コンデンサ６２の急速放電条件が成立していない状態）では、低圧バッテリ２Ａからの電力に基づいて、通常的な制御処理を実行する。例えば、マイコン５０は、上位ＥＣＵ（図示せず）からの制御指令（例えば要求トルク値）に基づいて、電力変換回路部６３を介して回転電機３のステータ巻線３２２に対する通電状態を制御するとともに、通常駆動回路部６４２を介して回転電機３のロータ巻線３１６に対する通電状態を制御する。
　次に、平滑コンデンサ６２の急速放電に関連した車両駆動システム１の動作例について説明する。
　平滑コンデンサ６２の急速放電は、平滑コンデンサ６２に溜まる電荷（高圧バッテリ２Ｂからの電荷）を、あらかじめ規定された比較的短い時間ΔＴ内に放電させることで、実現される。なお、平滑コンデンサ６２には、回転電機３の駆動時に、高圧バッテリ２Ｂの両端電圧に応じた電荷が溜まる。比較的短い時間ΔＴは、既存の要求値に対応する１秒や２秒程度であってよい。急速放電の終了時点は、平滑コンデンサ６２の両端電圧が基準電圧（例えば６０Ｖ）以下になった時点であってよい。このような平滑コンデンサ６２の急速放電を急速放電条件成立時に実現することで、車両の安全性を高めることができる。
　図４は、平滑コンデンサ６２の急速放電に関連したマイコン５０の処理の一例を示す概略フローチャートである。
　ステップＳ４００では、マイコン５０は、急速放電条件が成立したか否かを判定する。ここでは、急速放電条件は、車両の衝突イベント又は衝突不可避イベントが発生した場合に成立する。車両の衝突イベントは、ネットワーク６を介して取得可能な情報（例えばエアバックのような不可逆式の乗員保護補助装置の起動を示す情報）に基づいて検出されてもよい。また、衝突不可避イベントは、ネットワーク６を介して取得可能な情報（例えば、ＴＴＣ（Ｔｉｍｅ　Ｔｏ　Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）が規定された時間以下になったことを示す情報や、自動制動装置の作動を示す情報等）に基づいて検出されてもよい。あるいは、急速放電条件は、急速放電指令がネットワーク６を介して取得された場合に満たされてもよい。あるいは、急速放電条件は、システムメインリレーＳＭＲ（図１参照）が遮断された場合に満たされてもよい。なお、システムメインリレーＳＭＲは、車両の衝突イベントが発生した場合等に遮断されてよい。
　ステップＳ４０２では、マイコン５０は、あらかじめ規定された比較的短い時間ΔＴ内に平滑コンデンサ６２の両端電圧が基準電圧以下になるように急速放電処理を実行する。急速放電処理は、例えば電力変換回路部６３を介して実行されてよい。この場合、マイコン５０は、回転電機３により発生されるトルクが０［Ｎ］となるように、電力変換回路部６３の各スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオン／オフ状態を制御してよい。例えば、マイコン５０は、ｑ軸電流指令値を“０”に設定することで、回転電機３の発生トルクが“０”になるように制御してよい。ステップＳ４０２での時間ΔＴは、車メーカからの要求スペックに係る時間（例えば１秒や２秒）に対応してよい。
　図４に示す処理によれば、車両の衝突イベント又は衝突不可避イベントが発生した場合に、マイコン５０が電力変換回路部６３を介して急速放電処理を実行することで、車両駆動システム１の安全性を高めることができる。
　ところで、上述したステップＳ４０２による急速放電処理は、低圧バッテリ２Ａからの電力に基づく低圧の電力供給系が正常である場合に実現できる。すなわち、急速放電処理は、例えばマイコン用電源や、高電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ＋」、「１５Ｖ＿ＥＨ－」と表記）、低電位側の電源電圧（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ＋」、「１５Ｖ＿ＥＬ－」と表記）が、正常である場合にだけ実現できる。従って、車両の衝突イベント等での衝撃等に起因して低圧の電力供給系が失陥した場合（例えば、電源電圧＋Ｂからの電源ラインの断線等に起因してマイコン５０が正常に動作しない場合）、上述したステップＳ４０２による急速放電処理が正常に実行されないおそれがある。
　これに対して、本実施例によれば、車両駆動システム１は、上述したフェールセーフ駆動回路部６４４を備えるので、低圧の電力供給系が失陥した場合でも、急速放電を実現できる。
　具体的には、低圧の電力供給系が失陥した場合には、マイコン５０や通常駆動回路部６４２が動作不能となるが、それに伴い、上述したフェールセーフ駆動回路部６４４が、上述したように、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１、Ｂ２を生成する。フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１、Ｂ２が生成されると、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のゲートには、フェールセーフ用の電源電圧Ｂ１、Ｂ２に係る電圧に応じた電圧（「フェールセーフ用のゲート電圧」とも称する）が印加される。
　このようにしてフェールセーフ用のゲート電圧が印加されると、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２がオンする。スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２がオンすると、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２とがロータ巻線３１６を介して導通する。すなわち、平滑コンデンサ６２の両端がロータ巻線３１６を介して導通する。この結果、平滑コンデンサ６２の急速放電がロータ巻線３１６を介して実現される。以下、このようにしてロータ巻線３１６を介して実現される急速放電を、上述したステップＳ４０２による急速放電に対して区別するために、「ロータ巻線３１６を介した急速放電」とも称する。
　なお、図３に示す例では、通常駆動回路部６４２からスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２の各ゲートまでの駆動ラインにおいて、電源電圧Ｂ１、Ｂ２に係る接続点Ｐ１、Ｐ２よりも、通常駆動回路部６４２側には、逆流防止用のスイッチング素子ＳＷ３１、ＳＷ３２が設けられている。スイッチング素子ＳＷ３１、ＳＷ３２の各ゲートには、高電位側の電源電圧の正極側（図３では、「１５Ｖ＿ＥＨ＋」と表記）と低電位側の電源電圧の正極側（図３では、「１５Ｖ＿ＥＬ＋」と表記）とがそれぞれ接続されている。この場合、低圧の電力供給系が失陥すると、スイッチング素子ＳＷ３１、ＳＷ３２がオフし、電源電圧Ｂ１、Ｂ２と通常駆動回路部６４２とが電気的に切り離される。
　図５は、ロータ巻線３１６を介した急速放電の特性の一例を示す説明図である。図５には、横軸に時間を取り、縦軸に、電圧を取り、ロータ巻線３１６を介した急速放電時における平滑コンデンサ６２の両端電圧の時系列の変化態様の一例が示されている。
　なお、図５では、ロータ巻線３１６の抵抗を１０Ωとし、急速放電開始時の平滑コンデンサ６２の両端電圧を４７０Ｖとし、平滑コンデンサ６２の容量を１０００μＦとして解析した結果が示されている。
　図５に示すように、ロータ巻線３１６を介した急速放電時には、平滑コンデンサ６２の両端電圧は、非常に短時間で基準電圧（例えば５０Ｖ）以下まで低下している。具体的には、平滑コンデンサ６２の両端電圧は、５０ｍｓｅｃ以内で基準電圧（例えば５０Ｖ）以下まで低下している。これは、車メーカからの要求スペックに係る時間（例えば１秒や２秒）に比べて遥かに短い時間である。
　このようにして本実施例によれば、低圧の電力供給系が失陥した場合でも、ロータ巻線３１６を介した急速放電により、比較的短い時間内に平滑コンデンサ６２の両端電圧を基準電圧（例えば５０Ｖ）以下まで低下させることができる。
　また、本実施例によれば、巻線界磁型の回転電機３に備わるロータ巻線３１６を利用して、急速放電を実現するので、急速放電用の専用の抵抗（例えばセラミック抵抗）を利用する場合に比べて、急速放電に係る構成の低コスト化を図ることができる。
　また、図５の解析条件では、ロータ巻線３１６を介した急速放電時には、電流は最大４０Ａ程度であるので、常時３０Ａ程度の電流が流れる巻線界磁型の回転電機３の場合、急速放電のような瞬時的な使い方で問題が生じることはない。このため、ロータ巻線３１６を介した急速放電は、特段の対策を施すことなく実行可能である。また、ロータ巻線３１６は元々体格が大きいため放熱性が高い。従って、ＰＴＣサーミスタや耐熱性の高い部品などを利用することなく、急速放電に係る構成の低コスト化を図ることができる。
　次に、図６を参照して、ロータ巻線３１６を介した急速放電について更に説明する。
　図６は、ロータ巻線３１６を介した急速放電に関連した各種状態の変化態様の時系列を示す図である。図６では、横軸に時間を取り、上から順に、システムメインリレーＳＭＲ（図１参照）のオン／オフ状態、平滑コンデンサ６２の両端電圧（図６では「Ｖｂｕｓ」と表記）の状態、低圧バッテリ２Ａからの電源電圧＋Ｂの状態、スイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２のそれぞれのオン／オフ状態、及び回転電機３の回転数（図６では「モータ回転数」と表記）の状態が示されている。
　図６では、時点ｔ１にて車両の衝突イベントが発生し、それに伴い、システムメインリレーＳＭＲが遮断される。これにより、回転電機３や平滑コンデンサ６２等が高圧バッテリ２Ｂから電気的に切り離される。図６では、衝突イベントに起因して電源電圧＋Ｂの失陥が発生し、電源電圧＋Ｂが０Ｖまで低下している。これに伴い、マイコン５０が動作不能となるものの、上述したようにフェールセーフ駆動回路部６４４が機能し、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２がオンする。スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２がオンすると、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２とがロータ巻線３１６を介して導通することで、平滑コンデンサ６２の両端電圧が急激に低下していく。この場合、時点ｔ１から時間ΔＴ以内に、平滑コンデンサ６２の両端電圧が基準電圧（例えば５０Ｖ）以下まで低下する。なお、時間ΔＴは、安全性の観点からは短いほど望ましく、本実施例では、上述したように解析上、時間ΔＴを０．１秒以下とすることができる。また、衝突イベントにより駆動が停止されることで回転電機３の回転数も０ｒｐｍへと低下する。
　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。また、各実施例の効果のうちの、従属項に係る効果は、上位概念（独立項）とは区別した付加的効果である。
　例えば、上述した実施例では、マイコン５０は、図４を参照して上述したように、車両の衝突イベント又は衝突不可避イベントが発生した場合に、電力変換回路部６３を介して急速放電処理を実行するが、これに代えて又は加えて、ロータ巻線３１６を介した急速放電を実現してもよい。この場合、マイコン５０は、通常駆動回路部６４２を介してスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２をオンさせてよい。このような構成によれば、低圧の電力供給系の失陥が生じていない場合でも、ロータ巻線３１６を介した急速放電を実現できる。
３・・・回転電機、３１２・・・ロータコア、３１６・・・ロータ巻線、３２１・・・ステータコア、３２２・・・ステータ巻線、２Ａ・・・低圧バッテリ（第２電源）、２Ｂ・・・高圧バッテリ（第１電源）、２０・・・高電位側ライン、２２・・・低電位側ライン、５・・・駆動装置（回転電機用駆動装置）、６０・・・電気回路部、６２・・・平滑コンデンサ、６３・・・電力変換回路部、６４・・・給電回路部、ＳＷ１、ＳＷ２・・・スイッチング素子（第２スイッチング素子）、ＳＷ３、ＳＷ４・・・スイッチング素子（第１スイッチング素子）、６４２・・・通常駆動回路部（第２駆動回路部）、６４４・・・フェールセーフ駆動回路部（第１駆動回路部）、５０・・・マイコン（コンピュータ）

Claims (5)

  1. 　ロータ巻線がロータコアに巻回された巻線界磁型の回転電機を駆動する巻線界磁型の回転電機用駆動装置であって、
    　前記回転電機と第１電源との間の電気回路部を備え、
    　前記電気回路部は、
    　前記第１電源の高電位側ラインと低電位側ラインの間に平滑コンデンサと、
    　前記平滑コンデンサの両端と前記ロータ巻線の両端との間に電気的に接続される給電回路部とを含み、
    　前記給電回路部は、前記平滑コンデンサの放電時に、前記平滑コンデンサの両端を前記ロータ巻線を介して導通させる、巻線界磁型の回転電機用駆動装置。
  2. 　前記電気回路部は、
    　前記高電位側ラインと前記低電位側ラインの間に、前記平滑コンデンサに対して並列となる態様で、接続される電力変換回路部を更に含み、
    　前記電力変換回路部は、前記回転電機のステータコアに巻回されたステータ巻線に対する通電を制御するための第１スイッチング素子を含む、請求項１に記載の巻線界磁型の回転電機用駆動装置。
  3. 　前記給電回路部は、
    　前記ロータ巻線に対する通電を制御するための第２スイッチング素子と、
    　前記平滑コンデンサの放電時に、前記第１電源からの電力に基づいて、前記平滑コンデンサの両端が前記ロータ巻線を介して導通するように前記第２スイッチング素子を駆動する第１駆動回路部とを含む、請求項１又は２に記載の巻線界磁型の回転電機用駆動装置。
  4. 　前記給電回路部は、
    　前記第１電源よりも定格電圧が低い第２電源からの電力に基づいて、前記第２スイッチング素子をオン又はオフさせる第２駆動回路部を更に含み、
    　前記第１駆動回路部は、前記第２電源からの電力供給系の失陥時に動作する、請求項３に記載の巻線界磁型の回転電機用駆動装置。
  5. 　前記第２電源からの電力に基づいて前記第１駆動回路部を制御するコンピュータを更に備え、
    　前記コンピュータは、車両の衝突イベント又は衝突不可避イベントに応答して、前記第２駆動回路部を介して、前記平滑コンデンサを、あらかじめ規定された時間内に放電させる、請求項４に記載の巻線界磁型の回転電機用駆動装置。
PCT/JP2023/001504 2022-01-25 2023-01-19 巻線界磁型の回転電機用駆動装置 WO2023145598A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-009379 2022-01-25
JP2022009379A JP2023108321A (ja) 2022-01-25 2022-01-25 巻線界磁型の回転電機用駆動装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023145598A1 true WO2023145598A1 (ja) 2023-08-03

Family

ID=87471859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/001504 WO2023145598A1 (ja) 2022-01-25 2023-01-19 巻線界磁型の回転電機用駆動装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2023108321A (ja)
WO (1) WO2023145598A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182879A (ja) * 2006-12-28 2008-08-07 Nissan Motor Co Ltd 界磁巻線型モータおよび界磁巻線型発電機の制御回路
JP2014158399A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Aisin Aw Co Ltd 回転電機駆動装置
JP2016190590A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社豊田自動織機 車両

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008182879A (ja) * 2006-12-28 2008-08-07 Nissan Motor Co Ltd 界磁巻線型モータおよび界磁巻線型発電機の制御回路
JP2014158399A (ja) * 2013-02-18 2014-08-28 Aisin Aw Co Ltd 回転電機駆動装置
JP2016190590A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社豊田自動織機 車両

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023108321A (ja) 2023-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8612073B2 (en) Electric vehicle inverter apparatus and protection method therefor
JP4570982B2 (ja) 発電制御装置及び発電装置
JP6187369B2 (ja) 車載用電動機制御装置
JP6259975B2 (ja) 負荷遮断時のアクティブな整流器のための過電圧保護手段
JP2015019555A (ja) 車載用モータ制御装置
JP4680042B2 (ja) 制御回路装置
JP3997969B2 (ja) 発電制御装置
JP2009044914A (ja) 電源制御装置およびそれを備えたモータ駆動装置
JP4259006B2 (ja) 電気自動車用電源制御装置
WO2023145598A1 (ja) 巻線界磁型の回転電機用駆動装置
WO2013035424A1 (ja) 車両用電動補機装置
JP2005312156A (ja) 電源制御装置およびそれを備えたモータ駆動装置
US8901865B2 (en) Current limiting device for vehicle
JP4614820B2 (ja) 回転電機制御装置
KR20140002940A (ko) 모터 인버터의 온라인 고장 진단 시스템과 이를 이용하는 전동 압축기
US20200307383A1 (en) In-vehicle control apparatus and program
JP4708087B2 (ja) 回転電機制御装置
JP3854591B2 (ja) 電気車輌の制御装置、及び、それの制御方法
JP2004007970A (ja) 負荷駆動制御装置
JPH0956167A (ja) 電動機制御装置
WO2021182013A1 (ja) 電力変換器の制御回路
US20220385206A1 (en) Inverter device
JP7318605B2 (ja) 電力変換器の制御回路
CN215646640U (zh) 一种无刷三相电机的控制电路及电子制动系统
WO2021161797A1 (ja) 電力変換器の制御回路

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23746811

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1