JP2007252068A - 車輌用回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バッテリ内部抵抗Rb、バッテリとインバータ間抵抗Rdc、インバータ順方向抵抗Rinv、インバータと固定子巻線間抵抗Rac、とするとき
Rst=K{2/3(Rb+Rdc)+(Rinv+Rac)}
但し、0.6≦K≦1.7とする固定子巻線の抵抗値Rstを満足するようインバータで180度区間、短形波通電を行う。
【選択図】図1
Description
バッテリの内部抵抗をRb、
バッテリとインバータ間の接続回路抵抗をRdc、
インバータの順方向抵抗をRinv、
インバータと固定子巻線間の接続回路抵抗をRac、
とするとき、
固定子巻線の抵抗値Rstが
Rst=K{2/3(Rb+Rdc)+(Rinv+Rac)}
但し、0.6≦K≦1.7
で表される値を満足するようインバータ制御により、電気角で180度区間の矩形波通電を行うものである。
固定子巻線の抵抗値Rstが
Rst=K{2/3(Rb+Rdc)+(Rinv+Rac)}
但し、0.6≦K≦1.7
で表される値を満足するようインバータ制御で電気角で180度区間の矩形波通電を行うので、最適な抵抗値(巻数)を設定することができ、搭載するバッテリ電源においてアイドリングストップ時の起動トルクを最大化することができるという効果がある。
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1はこの実施の形態1による回転電機の通電系統回路図を示す。回転電機1は電動機あるいは電動、発電機のいずれかであってもよい。この回転電機1は車載バッテリ2からインバータ3を介して通電される。ここで、
Vb0;バッテリ電圧、
Rb;バッテリ内部抵抗、
Rdc;バッテリ、インバータ間接続回路抵抗(DCライン抵抗)、
Rinv;インバータ順方向抵抗、
Rac;インバータ、固定子巻線間接続回路抵抗(ACライン抵抗)、
Rst;固定子巻線抵抗
である。
図1では回転電機1の固定子巻線はY結線を示しているが、Δ結線の場合は図2のように等価Y結線として考えるものとする。
図中インバータ3として点線で囲まれた部分は、180°区間通電する駆動方式の場合、各相(図では3相)で上アームか下アームのいずれかがONされており、他方はOFFされているため、図中Vdcで示した位置より左側(AC回路)では、どの運転状態においても2相が並列回路をなしている。よって、速度0におけるDCライン電流Idc0は、次式(1)で表される。
180°区間通電する駆動方式の場合には
しかし、上記の式(8)(9)は巻数を小数点を含めて自由に選べるときの理論計算値であり、実際には巻数は整数あるいはΔ結線では整数/√3のように、飛び飛びの値となる。よって、次の(10)(11)式に示す係数k180,k120を用いて、巻線抵抗の許容範囲を決定する。
180°区間通電する駆動方式の場合
180°区間通電する駆動方式の場合
180°区間通電する駆動方式の場合
180°区間通電する駆動方式の場合
図3より、速度0トルクが、k値が1のときと比較して3%低下する範囲を設定すると、
0.6≦K≦1.7
が得られる。図4にその一例を示す。
次に実施の形態2について説明する。
界磁磁束のみにより固定子に発生させる電圧が電源電圧を超えるため、固定子から界磁磁束を打ち消す向きに磁束を発生させる電流を流す必要がある回転速度における出力Po(ここでは高速出力と呼ぶ)を増加させる電機子電流の範囲を規定する。
線間電圧V、総磁束φとすると3相2相変換した電機子電流I(=√3Iarms)は次式(19)で表される。
(23)式に(10)式を代入すると(25)式となり
図5より、0.6≦k180≦1.7の範囲では、
0.34≦Iarms/Idc0≦0.36
の関係のとき、高速出力(エンジンアシスト時出力)が最も大きくなるといえる。
(31)式に(11)式を代入すると(33)式が得られ
図6より、0.6≦k120≦1.7の範囲では、
0.375≦Iarms/Idc0≦0.39
の関係のとき、高速出力が最も大きくなるといえる。
次に実施の形態3について説明する。
エンジンのトルクの温度変化は図7のようになっており、オイルの粘性の温度変化などが要因で低温ほどエンジンをかけるのに必要なトルクは大きくなる。それに対して、電動機も低温の方が固定子巻線などの抵抗が下がるために電流が増え、トルクは大きくなる。ただし、バッテリの内部抵抗は低温ほど大きくなるので組み合わせ次第で逆に低温のほうが電流が小さくなってトルクが低下する場合もある。要求されるトルク、すなわちエンジン始動に必要なトルクに対して、電動機のトルクをなるべく大きくとりたい場合に、最も低い温度でトルクが最大となる巻線仕様を選定することで、エンジンの始動を少しでも早くすることが可能となる。
この実施の形態3では、一般温暖地向エンジン仕様用の回転電機としては周囲温度40℃〜80℃として、また寒冷地向仕様の最も低い温度としては−60℃〜−20℃とする固定子巻線抵抗値を選定することで、その温度におけるエンジンの出力持性を向上させることが出来る。
次に実施の形態4について説明する。
低温では始動しないシステムの場合は低温でのトルクは不要となるため、使用範囲内でもっとも高温となるところで仕様を決定することで、アイドルストップ後のエンジン再始動やアシストに対して要求トルクをなるべく上回る特性を出すことができる。回転電機の温度が上昇すると巻線抵抗が増加し、銅損が増加することから、温度が最も高いときに出力が最も低下する。この温度条件が最悪の状況で最大出力を得るには、上記の設定巻線抵抗を回転電機の最大温度140℃〜180℃で満足する必要がある。
このようにこの実施の形態4でも、周囲温度に合わせた固定子巻線抵抗値を選定するので、その温度における出力持性が向上する。
Rb バッテリ内部抵抗、
Rdc バッテリ、インバータ間接続回路(DCライン)抵抗、
Rinv インバータ順方向抵抗、
Rac インバータ、固定子巻線間接続回路(ACライン)抵抗、
Rst 固定子巻線抵抗。
Claims (7)
- バッテリと、インバータと、このインバータに接続され固定子巻線を有する固定子と、回転子とを備えエンジンに連結された車輌用回転電機において、
前記バッテリの内部抵抗をRb、
前記バッテリと前記インバータ間の接続回路抵抗をRdc、
前記インバータの順方向抵抗をRinv、
前記インバータと前記固定子巻線間の接続回路抵抗をRac、
とするとき、
前記固定子巻線の抵抗値Rstが
Rst=K{2/3(Rb+Rdc)+(Rinv+Rac)}
但し、0.6≦K≦1.7
で表される値を満足するよう前記インバータ制御により、電気角で180度区間の矩形波通電を行うことを特徴とする車輌用回転電機。 - バッテリと、インバータと、このインバータに接続され固定子巻線を有する固定子と、回転子とを備えエンジンに連結された車輌用回転電機において、
前記バッテリの内部抵抗をRb、
前記バッテリと前記インバータ間の接続回路抵抗をRdc、
前記インバータの順方向抵抗をRinv、
前記インバータと前記固定子巻線間の接続回路抵抗をRac、
とするとき、
前記固定子巻線の抵抗値Rstが
Rst=K{1/2(Rb+Rdc)+(Rinv+Rac)}
但し、0.6≦K≦1.7
で表される値を満足するよう前記インバータ制御により、電気角で120度区間の矩形波通電を行うことを特徴とする車輌用回転電機。 - 前記車輌用回転電機の回転速度零における前記バッテリと前記インバータ間に流れる電流値をIdc0、前記回転子の界磁巻線の作る界磁磁束を打ち消す方向に、磁束を発生させる電流を流すことを必要とする回転速度における前記固定子巻線電流の実行値をIarmsとしたとき、
0.34≦Iarms/Idc0≦0.36
で表されるIarmsが力率1で通電されることを特徴とする請求項1に記載の車輌用回転電機。 - 前記車輌用回転電機の回転速度零における前記バッテリと前記インバータ間に流れる電流値をIdc0、前記回転子の界磁巻線の作る界磁磁束を打ち消す方向に、磁束を発生させる電流を流すことを必要とする回転速度における前記固定子巻線電流の実行値をIarmsとしたとき、
0.375≦Iarms/Idc0≦0.39
で表されるIarmsが力率1で通電されることを特徴とする請求項2に記載の車輌用回転電機。 - 前記固定子巻線抵抗値Rstが、周囲温度40℃〜80℃において満足することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の車輌用回転電機。
- 前記固定子巻線抵抗値Rstが、周囲温度−60℃〜−20℃において満足することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の車輌用回転電機。
- 前記固定子巻線抵抗値Rstが、周囲温度140℃〜180℃において満足することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の車輌用回転電機。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006070822A JP4623587B2 (ja) | 2006-03-15 | 2006-03-15 | 車輌用回転電機 |
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020025634A1 (fr) * | 2018-08-02 | 2020-02-06 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Machine électrique tournante à résistance électrique adaptée |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004320861A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | Denso Corp | 車両用3相電動発電機の制御装置 |
JP2006006080A (ja) * | 2004-06-21 | 2006-01-05 | Mitsubishi Electric Corp | 車両用回転電機 |
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2006
- 2006-03-15 JP JP2006070822A patent/JP4623587B2/ja active Active
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FR3084789A1 (fr) * | 2018-08-02 | 2020-02-07 | Valeo Equipements Electriques Moteur | Machine electrique tournante a resistance electrique adaptee |
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