JP7276244B2 - 多相回転機の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、多相回転機の制御装置に関する。
従来、多相回転機に電力を供給する二つの電源間で電力を授受可能な装置が知られている。
例えば特許文献1には、電動パワーステアリング装置において、主電源であるバッテリからアシストモータへの給電経路に補助電源であるキャパシタが設けられた装置が開示されている。キャパシタの温度に応じて、バッテリからの給電によりキャパシタに電荷を充電する充電状態と、キャパシタに充電した電荷を保持する保持状態とが切り替えられる。
特許文献1の装置は、バッテリ及びキャパシタという異なる二種類の電源から共通のモータ駆動回路を介してアシストモータに給電するものである。これに対し、二組の多相巻線組を有する二重巻線回転機に二系統の電力変換器から給電するシステムにおいて、いわゆる「完全二系統」と呼ばれる構成では、二つのバッテリが二系統の電力変換器に個別に接続される。特許文献1には、完全二系統システムにおける二電源間の電力授受について何ら言及されていない。
本発明は、上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、二電源で二重巻線回転機に通電する構成において、二電源間で電力授受可能な多相回転機の制御装置を提供することにある。
本発明は、互いに磁気的に結合する二系統の多相巻線組(801、802)を有し、各系統の多相巻線組への通電により発生したトルクが合算されて共通の出力軸に出力される二重巻線形の多相回転機(80)の駆動を制御する制御装置である。この多相回転機の制御装置は、二系統の電力変換器(601、602)と、制御部(40)とを備える。
二系統の電力変換器は、少なくとも一部の駆動モードで二つの電源(Bt1、Bt2)に個別に接続され、電源から入力された直流電力を交流電力に変換して多相巻線組に供給する。制御部は、電力変換器の動作を操作し、多相巻線組への通電を制御する。
二つの電源のうち充電の必要性が生じた一方の電源を「充電側電源」とし、充電側電源の相手側の電源を「放電側電源」とする。なお、「充電の必要性」は、要求信号等が生成されることを要せず、充電が必要とされる可能性が推認されれば足りるものとする。
制御部は、充電側電源に接続された「充電側系統」と放電側電源に接続された「放電側系統」とに対し、多相巻線組に対する作用が相反する相反電流を通電し、放電側電源から多相回転機を介して充電側電源への充電動作を行う。本発明では、二重巻線回転機の磁気結合を利用することで、二電源間での電力授受が可能となる。
例えば制御部は、充電動作を行うとき、充電側系統において多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する。或いは制御部は、充電動作を行うとき、周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する1kHz以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する。好ましくは、制御部は、多相回転機の動作状態に応じて二種類の充電動作を切り替える。
以下、本発明による多相回転機の制御装置の複数の実施形態を、図面に基づいて説明する。第1~第3実施形態において「多相回転機の制御装置」としてのECUは、車両の操舵装置に適用され、二重巻線モータで構成された操舵アシストモータの通電を制御する。複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
最初に第1~第3実施形態のECUが適用される操舵装置の構成について、図1を参照して説明する。図1に示すように、ECU10は、車両99の操舵装置901に適用される。図1には、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続された電動パワーステアリング(EPS)システムの操舵装置を示す。図1のEPSシステムはコラムタイプであるが、ラックタイプのEPSシステムに適用されてもよい。また、ECU10は、車両99の操舵機構と転舵機構とが機械的に分離したステアバイワイヤシステムの操舵装置に適用されてもよい。
車両99において、ステアリングホイール91にはステアリングシャフト92が接続されている。ステアリングシャフト92の先端に設けられたピニオンギア94は、ラック軸95に噛み合っている。ラック軸97の両端にはタイロッド等を介して一対の車輪98が設けられている。ドライバがステアリングホイール91を回転させると、ステアリングシャフト92の回転運動がピニオンギア94を介してラック軸95の直線運動に変換され、ラック軸97の変位量に応じた角度に一対の車輪98が転舵される。
操舵装置901は、操舵トルクセンサ93、ECU10、「多相回転機」としてのモータ80、及び、減速ギア89等を含む。操舵トルクセンサ93は、ステアリングシャフト92の途中に設けられ、ドライバの操舵トルクを検出し、トルクセンサ信号Strqとして出力する。二つの電源Bt1、Bt2に接続されたECU10は、トルクセンサ信号Strqに基づいて、モータ80が所望のアシストトルクを発生するようにモータ80の駆動を制御する。モータ80が出力したアシストトルクは、減速ギア89を介してステアリングシャフト92に伝達される。
(第1実施形態)
次に図2~図4を参照し、第1実施形態のモータ駆動システム201の構成について説明する。以下、二つの電源Bt1、Bt2、ECU10及びモータ80を含めたシステムを「モータ駆動システム」と呼ぶ。ECU10は、「二系統の電力変換器」としてのインバータ601、602、及び制御部40などを含む。第1~第3実施形態のECU10及びモータ80の構成は実質的に同じであり、二電源Bt1、Bt2の接続構成が異なる。
次に図2~図4を参照し、第1実施形態のモータ駆動システム201の構成について説明する。以下、二つの電源Bt1、Bt2、ECU10及びモータ80を含めたシステムを「モータ駆動システム」と呼ぶ。ECU10は、「二系統の電力変換器」としてのインバータ601、602、及び制御部40などを含む。第1~第3実施形態のECU10及びモータ80の構成は実質的に同じであり、二電源Bt1、Bt2の接続構成が異なる。
図2には、各実施形態に共通するインバータ601、602及びモータ80の他、各種リレーや電流センサを含めた回路構成を示す。なお、各種リレーや電流センサは必須の構成でなく、用途に応じたオプションとして設けられる。以下、電源Bt1、Bt2、インバータ601、602、及び、モータ80の三相巻線組801、802を含む一群の構成要素の単位を「系統」という。明細書中、必要に応じて、第1系統の構成要素又は信号には語頭に「第1」を付し、第2系統の構成要素又は信号には語頭に「第2」を付して区別する。また、第1系統の構成要素又は信号の符号の末尾もしくは途中に「1」を付し、第2系統の構成要素又は信号の符号の末尾もしくは途中に「2」を付して記す。
モータ80は二系統の三相巻線組801、802を有する。第1系統の三相巻線組(以下「第1三相巻線組」)801は、U1相、V1相、W1相の巻線811、812、813が中性点N1で接続されている。第1三相巻線組801のU1相、V1相、W1相の巻線811、812、813には、第1系統のインバータ(以下「第1インバータ」)601から電圧が印加される。
第2系統の三相巻線組(以下「第2三相巻線組」)802は、U2相、V2相、W2相の巻線821、822、823が中性点N2で接続されている。第2三相巻線組802のU2相、V2相、W2相の巻線821、822、823には、第2系統のインバータ(以下「第2インバータ」)602から電圧が印加される。
図3に示すように、モータ80は、互いに磁気的に結合する二系統の三相巻線組801、802が同軸に設けられた二重巻線モータである。三相巻線組801、802は、電気的特性が同等であり、共通のステータに互いに電気角30[deg]ずらして配置されている。これに応じて、三相巻線組801、802には、例えば、振幅が等しく位相が30[deg]ずれた相電流が通電されるように制御される。二重巻線モータ80は、各系統の三相巻線組801、802への通電により発生したトルクが合算されて共通の出力軸に出力される。図2に戻り、回転角センサ85はモータ80の回転角θmを検出する。
第1実施形態では、各インバータ601、602は常に二つの電源Bt1、Bt2に個別に接続されている。すなわち、モータ駆動システム201は、いわゆる「完全二系統」と呼ばれる構成である。以下、代表として第1系統の構成を説明する。インバータ601は、高電位線Lp1を介して電源Bt1の正極と接続され、低電位線Lg1を介して電源Bt1の負極と接続されている。インバータ601の電源Bt1側には高電位線Lp1と低電位線Lg1との間にコンデンサC1が設けられている。
インバータ601は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のスイッチング素子IU1H、IU1L、IV1H、IV1L、IW1H、IW1Lを有する。スイッチング素子IU1H、IV1H、IW1Hは、それぞれU1相、V1相、W1相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、スイッチング素子IU1L、IV1L、IW1Lは、それぞれU1相、V1相、W1相の低電位側に設けられる下アーム素子である。
インバータ601は、各相上下アーム素子の動作により、電源Bt1から入力された直流電力を交流電力に変換して三相巻線組801に供給する。これらの上下アーム素子をはじめ本実施形態で使用される各スイッチやリレーは、例えばMOSFETである。なお、各スイッチやリレーは、MOSFET以外の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレーなどにより構成されてもよい。
インバータ601の各相の下アーム素子IU1L、IV1L、IW1Lと低電位線Lg1との間には、各相を流れる相電流Iu1、Iv1、Iw1を検出する電流センサSAU1、SAV1、SAW1が設置されている。電流センサSAU1、SAV1、SAW1は、例えばシャント抵抗で構成される。
電源Bt1とコンデンサC1との間の電流経路において、電源Bt1側に電源リレーP1r、コンデンサC1側に逆接保護リレーP1Rが直列接続されている。電源リレーP1r及び逆接保護リレーP1Rは、オフ時に電源Bt1からインバータ601への通電を遮断可能である。電源リレーP1rは、電源Bt1の電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーP1Rは、電源Bt1の電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。
インバータ601と三相巻線組801との間の各相電流経路には、モータリレーMmU1、MmV1、MmW1が設けられている。モータリレーMmU1、MmV1、MmW1は、オフ時に、三相巻線組801からインバータ601へ流れる回生方向の電流を遮断可能である。
第2系統について、第2インバータ602のスイッチング素子、コンデンサ、電流センサ、電源リレー、逆接保護リレー、モータリレーなどの符号は、第1系統の符号の「1」を「2」に置き換えて表される。また、第2系統の各要素について、第1系統の要素についての説明が援用される。
制御部40は、マイコンやプリドライバ等で構成されており、図示しないCPU、ROM、RAM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備える。制御部40は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。共通のマイコンから各系統のインバータ601、602の制御を実行してもよく、各系統毎にマイコンを持ち互いの情報をマイコン間通信で共有しつつ各インバータ601、602の制御を実行してもよい。
制御部40は、操舵トルクセンサ93からのトルクセンサ信号Strqに基づき各系統のインバータ601、602へ駆動信号を出力する。例えば駆動信号はdq軸電圧指令値に基づいて生成されるPWM信号である。また制御部40は、各系統の電流センサSAU1、SAV1、SAW1、SAU2、SAV2、SAW2が検出した各相電流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2や、回転角センサ85が検出したモータ回転角θmに基づく電流フィードバック制御を行う。こうして制御部40は、インバータ601、602の動作を制御し、モータ80の通電を制御する。なお、他の実施形態の制御部は、例えばトルクの偏差から指令電圧を決めるなど、トルクを直接制御してもよい。
図4は、図2に対しインバータスイッチング素子、リレー、モータ巻線組等の回路構成を簡略化したモータ駆動システム201の模式図である。代わりに図4には、二電源Bt1、Bt2の接続構成や二電源Bt1、Bt2間の電力授受のイメージを示す。第1実施形態の二電源モータ駆動システム201では、二つの電源Bt1、Bt2は独立して配置されている。
第1電源Bt1の電圧を第1直流電圧Vdc1とし、第1電源Bt1から第1インバータ601に向かう電流を正方向の第1直流電流Idc1とする。第2電源Bt2の電圧を第2直流電圧Vdc2とし、第2電源Bt2から第2インバータ602に向かう電流を正方向の第2直流電流Idc2とする。第2直流電流Idc2が負方向に流れるとき、第2電源Bt2は充電される。
制御部40は、各電源Bt1、Bt2の状態を示す電源信号Sbt1、Sbt2を取得する。電源信号Sbt1、Sbt2には、電源電圧や、電源ECUなど他のECUからの充電要求が含まれる。例えば第2電源Bt2から「充電が必要」という信号が入力され、第1電源Bt1から「余裕あり」という信号が入力される。なお、図4に示す破線の経路は一例であり、制御部40は、どのような経路で電源信号Sbt1、Sbt2、もしくはそれに代わる信号を取得してもよい。制御部40は、インバータ601、602への入力電圧を検出して充電が必要かどうかを判断してもよく、自身が消費した電力量に基づいて充電が必要かどうかを判断してもよい。
二つの電源Bt1、Bt2のうち、充電の必要性が生じた一方の電源を「充電側電源」とし、充電側電源の相手側の電源を「放電側電源」とする。なお、「充電の必要性」は、要求信号等が生成される場合に限らず、充電が必要とされる可能性が推認されれば足りるものとする。以下の説明では、第2電源Bt2を充電側電源とし、第1電源Bt1を放電側電源とする。また、充電側電源に接続された第2系統を「充電側系統」とし、放電側電源に接続された第1系統を「放電側系統」とする。制御部40は、充電側系統と放電側系統とに対し後述する「相反電流」を通電し、放電側電源である第1電源Bt1から二重巻線モータ80を介して、充電側電源である第2電源Bt2への充電動作を行う。すなわち制御部40は、二電源Bt1、Bt2間で電力を授受させる。
第1電源Bt1及び第2電源Bt2は、蓄電可能な容量や出力可能な電力が互いに同等であるものに限らない。図5(a)には二電源Bt1、Bt2が蓄電可能な容量が互いに異なるイメージを示す。図5(b)には二電源Bt1、Bt2が出力可能な電力が互いに異なるイメージを示す。物理量の次元で表せば、容量はジュール[J]次元の値であり、電力はワット[W]次元の値である。
例えば車両では、主電源としての第1電源Bt1に一般車両用のバッテリが用いられ、補助電源としての第2電源Bt2にオートバイ用のバッテリが用いられる場合がある。この場合、基本的に、車両用の第1電源Bt1はオートバイ用の第2電源Bt2よりも蓄電可能な容量や出力可能な電力が大きい。そのため、第1電源Bt1が放電側電源となり、第2電源Bt2が充電側電源となる。そして、出力可能な電力が小さい方の電源は、出力可能な電力が大きい電源よりも配線抵抗が大きな細い配線を使ってもよい。
次に図6のフローチャートを参照し、モータ80の動作状態に応じた充電動作の切替処理について説明する。なお、図6の処理に対する補足的、例外的な処理については「その他の実施形態」に記載する。フローチャートの説明で、記号「S」はステップを示す。S11では、電源電圧、二系統の電圧差、電源ECUなどの他のECUからの充電要求の有無などに基づいて、第2電源Bt2の充電が必要か判断される。
S12では、モータ80の回転数、回転速度、出力トルク、電流指令値、ドライバのトルク入力などからモータ80が回転中であるか判断される。ステアリングホイール91を操舵しているときモータ80は回転中であるため、S12でYESと判断され、S13に移行する。車両の直進走行中や保舵中又は停車時にはモータ80は停止中であるため、S12でNOと判断され、S14に移行する。本明細書において「停止中」には、完全に回転が停止している状態に限らず、所定の回転数未満での低回転状態が含まれる。例えば、後述の電圧方程式(2.2)、(2.4)におけるωφ項の寄与がR項の寄与に対して小さい場合、「停止中」とみなしてもよい。
S13及びS14で制御部40は、それぞれ充電側系統と放電側系統とに対し、「三相巻線組801、802に対する作用が相反する相反電流」を通電する。S13では、「回転中充電動作」として、相反電流の通電により、回転方向と逆向きのトルクによる電力の授受が行われる。S14では、「停止中充電動作」として、相反電流の高周波通電による電力の授受が行われる。なお、充電動作のゴールは、第1電源Bt1及び第2電源Bt2の容量又は電力が均等になるまでとしてもよいし、容量差や電力差が所定値以下になるまでとしてもよい。或いは、所定電力だけ、又は所定時間だけ充電したら充電動作を終了してもよい。
回転中充電動作は、二重巻線モータ80の磁石磁束を利用した動作である。制御部40は、充電側系統においてモータ80の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する。停止中充電動作は、二重巻線モータ80の相互インダクタンスを利用した動作である。制御部40は、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する高周波電流を充電側系統及び放電側系統に通電する。以下、回転中充電動作及び停止中充電動作の詳細について順に説明する。
[回転中充電動作]
図7~図11を参照し、回転中充電動作について説明する。図7に、回転中充電動作に係る制御部40のブロック図を示す。このブロック図ではインバータ601、602が省略されており、制御部40が演算した電圧指令値が直接モータ80に出力されるように図示される。
図7~図11を参照し、回転中充電動作について説明する。図7に、回転中充電動作に係る制御部40のブロック図を示す。このブロック図ではインバータ601、602が省略されており、制御部40が演算した電圧指令値が直接モータ80に出力されるように図示される。
制御部40は、アシスト指令値演算部41、充電用指令値演算部42、第1系統電流制御部431及び第2系統電流制御部432を有する。アシスト指令値演算部41は、トルクセンサ信号Strqに基づき、アシスト指令値Ia*を演算する。充電用指令値演算部42は、アシスト指令値Ia*及び充電電流Ichgに基づき、式(1.1)、(1.2)により各系統の充電用電流指令値It1*、It2*を演算する。
It1*=Ia*-It2* ・・・(1.1)
It2*=Ichg ・・・(1.2)
It2*=Ichg ・・・(1.2)
ここで充電電流Ichgは、必要充電量や回転数に応じて、大きさや、大きさを増減する速さを可変としてもよい。また、必要充電量は、電源電圧、二系統の電圧差、電源ECUなどの他のECUからの信号に基づいて求められる。
第1系統電流制御部431は、第1系統の充電用電流指令値It1*に基づき、電圧指令値Vd1、Vq1を演算する。SPMモータでは、充電用電流指令値It1*をq軸電流指令値Iq1*とする。IPMモータでは、マップ参照などにより充電用電流指令値It1*からq軸電流指令値Iq1*及びd軸電流指令値Id1*を算出する。第2系統電流制御部432は、第2系統の充電用電流指令値It2*に基づき、電圧指令値Vd2、Vq2を演算する。
図8に回転中充電動作のイメージを示す。図8の円は、回転軸Oを中心として回転するモータ80の出力軸を表している。回転中充電動作では、制御部40は、充電側系統においてモータ80の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において「逆向きのトルク」を補うトルクが発生するように通電する。特にSPMモータの場合の回転中充電動作では、制御部40は、充電側系統においてモータ80の回転方向と逆向きのq軸電流を通電し、且つ、放電側系統において「逆向きのq軸電流」を補うようにq軸電流を通電する。
回転方向と逆向きのトルクによる電力授受の理論について説明する。二重巻線モータの電圧方程式は、式(2.1)~(2.4)で表される。Rは抵抗、Lは自己インダクタンス、Mは相互インダクタンスであり、sは微分演算子、ωは回転数、φは逆起電力定数である。
Vd1=(R+Ls)Id1+Ms×Id2-ωLIq1-ωMIq2
・・・(2.1)
Vq1=(R+Ls)Iq1+Ms×Iq2+ωLId1+ωMId2+ωφ
・・・(2.2)
Vd2=(R+Ls)Id2+Ms×Id1-ωLIq2-ωMIq1
・・・(2.3)
Vq2=(R+Ls)Iq2+Ms×Iq1+ωLId2+ωMId1+ωφ
・・・(2.4)
・・・(2.1)
Vq1=(R+Ls)Iq1+Ms×Iq2+ωLId1+ωMId2+ωφ
・・・(2.2)
Vd2=(R+Ls)Id2+Ms×Id1-ωLIq2-ωMIq1
・・・(2.3)
Vq2=(R+Ls)Iq2+Ms×Iq1+ωLId2+ωMId1+ωφ
・・・(2.4)
また、各系統における電源Bt1、Bt2とインバータ601、602との電力の関係は、式(3.1)、(3.2)で表される。
Idc1×Vdc1=Id1×Vd1+Iq1×Vq1 ・・・(3.1)
Idc2×Vdc2=Id2×Vd2+Iq2×Vq2 ・・・(3.2)
Idc2×Vdc2=Id2×Vd2+Iq2×Vq2 ・・・(3.2)
回転中、式(2.4)の右辺において、
ωφ>-{(R+Ls)Iq2+Ms×Iq1+ωLId2+ωMId1}
が成り立つとき、「Vq2>0」となる。
ωφ>-{(R+Ls)Iq2+Ms×Iq1+ωLId2+ωMId1}
が成り立つとき、「Vq2>0」となる。
このとき、回転方向と逆向きに通電すると、「Iq2<0」である。例えば「Id2=0」であれば、式(3.2)において「Idc2×Vdc2=Iq2×Vq2」の右辺が負であるため、第2直流電流Idc2が負となり、充電側系統の第2電源Bt2に充電することができる。
モータ80が外力により回されている状態もあり得るが、ここでは、モータ80が自身のトルクで回転する場合を想定する。Kを定数とすると、「トルク指令=K×(Iq1+Iq2)」で表される。制御部40は、充電側系統のq軸電流Iq2をトルク指令と逆符号の値とし、回転方向と逆向きのq軸電流Iq2を通電する。一方、制御部40は、逆向きのq軸電流Iq2を補うように、放電側系統のq軸電流Iq1を増やす。これにより、回転を妨げるトルクを抑制しつつ、第1電源Bt1から放電し、第2電源Bt2に充電することができる。Id2が負の場合でも、その分Iq2を大きくすれば、式(3.2)の左辺においてIdc2は負となる。したがって、充電側系統の第2電源Bt2に充電することができる。なお、モータに大きなトルクが必要とされる時は充電を一旦停止してトルクを出力することを優先してもよく、充電の必要性に応じて充電中は出力トルクを制限してもよい。
図9~図11に回転中充電動作での通電例、すなわち、充電用電流指令値It1*、It2*の演算例を示す。図9にSPMモータの場合の通電例を示す。制御部40は、放電側系統、充電側系統ともd軸電流を流さず、q軸電流のみを流す。制御部40は、充電側系統では回転方向と逆向きの負のq軸電流Iq2を流し、放電側系統では、逆向きのq軸電流を補うように正のq軸電流Iq1を流す。充電側系統のq軸電流Iq2の絶対値は、放電側系統のq軸電流Iq1の絶対値より小さい。充電電流Ichgが大きいときほど、制御部40は、放電側系統及び充電側系統のq軸電流Iq1、Iq2の絶対値をともに大きくする。
図10にIPMモータの場合の通電例を示す。制御部40は、放電側系統では、q軸電流が正の領域で最大トルク位相に沿って充電用電流指令値It1*を演算し、充電側系統では、q軸電流が負の領域で最大トルク位相に沿って充電用電流指令値It2*を演算する。充電電流Ichgが大きいときほど、制御部40は、放電側系統及び充電側系統の充電用電流指令値It1*、It2*ベクトルの大きさをともに大きくする。
図11に、SPMモータでd軸電流を流す場合の通電例を示す。図11(a)に示す例では、制御部40は、放電側系統で正のq軸電流Iq1及び正のd軸電流Id1を流し、放電側を強め界磁する。充電側系統では負のq軸電流Iq2のみを流す。図11(b)に示す例では、制御部40は、さらに充電側系統で負のq軸電流Iq2及び正のd軸電流Id2を流し、放電側、充電側の両方を強め界磁する。d軸電流を負方向に流す弱め界磁を行いつつ充電してもよいが、充電量は減ってしまう。弱め界磁が必要な運転条件ではアシストを優先し、充電を行わないこととしてもよい。
[停止中充電動作]
図12~図16を参照し、停止中充電動作について説明する。図12に、停止中充電動作に係る制御部40のブロック図を示す。図12(a)に示す構成例1のブロック図は、図7と同じである。回転中充電動作の構成と異なる点として、停止充電動作では、充電用指令値演算部42は、アシスト指令値Ia*、充電電流Ichg及び放電電流Idchgに基づき、例1の式(4.1)、(4.2)により各系統の充電用電流指令値It1*、It2*を演算する。
図12~図16を参照し、停止中充電動作について説明する。図12に、停止中充電動作に係る制御部40のブロック図を示す。図12(a)に示す構成例1のブロック図は、図7と同じである。回転中充電動作の構成と異なる点として、停止充電動作では、充電用指令値演算部42は、アシスト指令値Ia*、充電電流Ichg及び放電電流Idchgに基づき、例1の式(4.1)、(4.2)により各系統の充電用電流指令値It1*、It2*を演算する。
It1*=(Ia*/2)+Idchg ・・・(4.1)
It2*=(Ia*/2)+Ichg ・・・(4.2)
It2*=(Ia*/2)+Ichg ・・・(4.2)
ここで、充電電流Ichg及び放電電流Idchgは、必要充電量や回転数に応じて振幅や周波数を可変としてもよい。また、必要充電量は、電源電圧、二系統の電圧差、電源ECUなどの他のECUからの信号に基づいて求められる。第1系統電流制御部431及び第2系統電流制御部432についての説明は、回転中充電動作と同様である。停止中にはアシスト指令値Ia*が0もしくは比較的小さい値であることが多く、d軸電流を通電した場合の熱の発生が低く抑えられる。逆に言えば、アシスト指令値Ia*が比較的大きい回転中充電動作では、熱の発生抑制の視点からd軸電流の通電を制限してもよい。
図12(b)に示す構成例2では、制御部40は、第1系統電流制御部431及び第2系統電流制御部432の後にさらに充電用指令値演算部44を有する。充電用指令値演算部44は、第1系統電流制御部431が出力した一次の電圧指令値Vd11、Vq11に基づき二次の電圧指令値Vd12、Vq12を演算する。また、充電用指令値演算部44は、第2系統電流制御部432が出力した一次の電圧指令値Vd21、Vq21に基づき二次の電圧指令値Vd22、Vq22を演算する。
例えば充電用指令値演算部44は、例2の式(5.1)、(5.2)により、各系統の二次のd軸電圧指令値Vd12、Vd22を演算する。或いは充電用指令値演算部44は、例3の式(5.3)、(5.4)により、各系統の二次のq軸電圧指令値Vq12、Vq22を演算する。充電電圧Vchg及び放電電圧Vdchgは、充電電流Ichg及び放電電流Idchgが流れるように印加される電圧である。
Vd12=Vd11+Vdchg ・・・(5.1)
Vd22=Vd21+Vchg ・・・(5.2)
Vq12=Vq11+Vdchg ・・・(5.3)
Vq22=Vq21+Vchg ・・・(5.4)
Vd22=Vd21+Vchg ・・・(5.2)
Vq12=Vq11+Vdchg ・・・(5.3)
Vq22=Vq21+Vchg ・・・(5.4)
このように、停止中充電動作は、二系統の三相巻線組801、802に充電電流Ichg及び放電電流Idchgを流すこと、又は、その電流が流れるような充電電圧Vchg及び放電電圧Vdchgを印加することにより実行される。このようにすることで、充電用指令値演算だけ演算周期を早くすれば高周波電流を流すことが可能で、演算負荷への影響が小さい。例2ではd軸電圧とq軸電圧での演算例を示したが、各相の電圧やDUTY比に対して類する演算をすることによっても充放電が可能である。
図13を参照し、高周波通電による電力授受の理論について説明する。停止時における二重巻線モータのd軸電圧の電圧方程式は、上述の回転時の電圧方程式(2.1)、(2.3)において「ω=0」とした式(2.1s)、(2.3s)で表される。また、充電側系統の電源及びインバータの電力の関係式として、上述の式(3.2)を援用する。式(3.2)で「Iq2=0」のとき、「Idc2×Vdc2=Id2×Vd2」である。
Vd1=(R+Ls)Id1+Ms×Id2 ・・・(2.1s)
Vd2=(R+Ls)Id2+Ms×Id1 ・・・(2.3s)
Idc2×Vdc2=Id2×Vd2+Iq2×Vq2 ・・・(3.2)
Vd2=(R+Ls)Id2+Ms×Id1 ・・・(2.3s)
Idc2×Vdc2=Id2×Vd2+Iq2×Vq2 ・・・(3.2)
ここで、式(6.1)、(6.2)により、各系統のd軸電流Id1、Id2を周波数が同等である正弦波電流とする。放電側系統のd軸電流Id1の振幅(-A)、及び、充電側系統のd軸電流Id2の振幅Bについて、「A>0、B>0」とする。言い換えれば、「A>0、B>0」となるように「t=0」の位相基準が設定される。なお、「A<0、B<0」と定義し、tを(t+πf)に置き換えてもよい。一般に位相基準を定めない場合、波の振幅は正の値として認識可能であるが、本明細書では説明の便宜上、「t=0」の位相基準における値の正負に準じ、振幅を正負の値で扱う。つまり、式(6.1)の高周波電流の振幅は負、式(6.2)の高周波電流の振幅は正であり、両高周波電流の振幅は異符号である。
図13に示すように、各系統のd軸電流Id1、Id2は、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する相反電流である。また、この例では各系統のq軸電流Iq1、Iq2は略0である。つまり、d軸電流成分の振幅が0でない値であり、q軸電流成分の振幅が略0である。ただし、この例に限らず、d軸電流成分の振幅の絶対値がq軸電流成分の振幅の絶対値よりも大きければよい。
正弦波の周期は、周波数fの逆数である(1/f)で表される。本明細書では、モータ80の電流制御の応答性に相当する1kHz以上の周波数を「高周波」と定義する。したがって、高周波電流Id1、Id2の周波数fは1kHz以上に設定される。さらに好ましくは、高周波電流Id1、Id2の周波数fは10kHz以上に設定される。10kHz以上の周波数域は、一般に「可聴域」と言われる20Hz~20kHzに対し、10kHz~20kHzの一部範囲を除いてほぼ高周波側にある。
式(6.1)、(6.2)を用いると、「Id2×Vd2」は以下の式(7)で計算される。最終行では三角関数の2倍角公式が用いられる。
式(7)の最終行において、式(8.1)が成り立つ場合、或いは、「B>0」の前提の下、式(8.1)の両辺をBで除した式(8.2)が成り立つ場合、「Id2×Vd2<0」となる。
このとき、「Idc2×Vdc2<0」より「Idc2<0」となる。すなわち、第2直流電流Idc2が負となるため、第1電源Bt1から放電し、第2電源Bt2に充電することができる。要するに、式(8.1)、(8.2)が成り立つようにA、Bの値を設定すればよい。配線抵抗などを加味しない式で検討したが、具体的には振幅の絶対値Bを振幅の絶対値Aよりも小さく設定すればよい。
このように、q軸電流成分の振幅を略0とし、d軸電流Id1、Id2に高周波通電することで、トルクやNV(騒音、振動)の発生無く電力の授受ができる。なお、d軸電流Id1、Id2に高周波通電した時の例を示したが、q軸電流Iq1、Iq2に高周波通電した場合でも充放電が可能である。高周波なので出力軸が動くことはなく、例えばドライバの操舵を阻害するようなトルク変動は生じない。また、周波数fをほぼ可聴域よりも高い10kHz以上に設定することで、人間に聞こえる音の発生を抑えられる。そして、式(8.2)から自明なように高周波の方が相対的にRの影響が小さくなる。
図14~図16に停止中充電動作での高周波の例を示す。各図の横軸は時間tを示し、縦軸の「電流/電圧」は電流、又は、電流が流れるように印加される電圧を示す。以下の文中でも「電流/電圧」の表記は「電流又は電圧」を意味する。「電流を流す」という記載には「その電流を流すように電圧を印加する」ことが含まれるものと解釈する。また、「高周波」とは「高周波電流」又は「高周波電圧」を意味する。
高周波波形の例として、図14、図16には正弦波を示し、図15には矩形波を示す。各例に共通し、放電側系統及び充電側系統の高周波の周波数fは同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する。充電側系統の高周波波形の振幅の絶対値Bは、放電側系統の高周波波形の振幅の絶対値Aより小さい。また、両系統の高周波波形の振幅を異符号で定義したときの位相は基本的に一致している。ただし、図14(c)、図15(c)に示すように、両系統の高周波波形の位相が多少ずれる場合もあり得る。
図14、図15に、アシスト電流Ia*分のオフセット電流を流す正弦波及び矩形波の高周波波形を示す。図14(a)には、図13に準ずる基本的な正弦波波形を示す。放電側系統及び充電側系統の高周波波形の振幅中心は、0に設定されている。図15(a)には、図14(a)に対応する矩形波波形を示す。矩形波波形では半周期毎に電流/電圧の正負が瞬時に反転する。
図14(b)に示す例では、放電側系統の正弦波波形の負側のみを残すように全波整流され、充電側系統の正弦波波形の正側のみを残すように全波整流される。図15(b)に示す例では、図15(a)の矩形波波形がそれぞれ逆向きにオフセットされる。充電側系統に負の第2直流電流Idc2が流れるように電流が通電、又は、電圧が印加されることで、第2電源Bt2が充電される。
図14(c)、図15(c)に、両系統の位相が少し(図中「δ」と表す)ずれた高周波波形を示す。この例のように、二系統の角度誤差や演算タイミングの誤差がある場合、或いは、抵抗やインダクタンスのばらつきにより電圧印加時に位相が多少ずれる場合でも充電可能である。ただし、位相ずれが大きくなると充電効率が低下する。そのため、充電効率と、位相を高精度に一致させることの難しさとのバランスが取れるように高周波電流/電圧を通電することが好ましい。位相ずれδが比較的小さければ、ずれの期間における波形は無視でき、全体として「振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する」と解釈される。
図16に示す例では、制御部40は、高周波の実効値の大きさの分、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ia*の配分を変える。例えば余裕のある放電側系統でアシスト電流Ia*を大きめに流す。アシスト電流Ia*を配分する際に、配分により充電側系統と放電側系統との正負を変えることは、回転中充電動作及び停止中充電動作の両方を行うことに相当する。
図16(a)に示す例では、放電側系統及び充電側系統の高周波波形の振幅中心は、共に、アシスト電流の半分である(Ia*/2)に設定されている。下の2例との対応から、「(Ia*/2)=Ib=Ic(>0)」と表される。つまり、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ia*が等分に配分される。
図16(b)に示す例は、放電側系統と充電側系統との電力差が比較的小さい場合を想定している。放電側系統の高周波波形の振幅中心はIb(>0)に設定されており、充電側系統の高周波波形の振幅中心はIc(>Ib)に設定されている。Ib及びIcは、アシスト電流Ia*に対し「Ia*=Ib+Ic(>0)」の関係にある。つまり、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ia*がIbとIcとに配分される。
図16(c)に示す例は、放電側系統と充電側系統との電力差が比較的大きい場合を想定している。放電側系統の高周波波形の振幅中心はIb(>0)に設定されており、充電側系統の高周波波形の振幅中心はIc(<0)に設定されている。Ib及びIcは、アシスト電流Ia*に対し「Ia*=Ib+Ic(>0)」の関係にある。つまり、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ia*がIbとIcとに配分される。
図16の各例において、充電側系統の高周波波形の振幅中心Icは、充電側系統の平均トルクに対応し、放電側系統の高周波波形の振幅中心Ibは、放電側系統の平均トルクに対応する。また、アシスト電流Ia*は、モータ80の回転方向もしくはモータ80へのトルク指令に対応する。よって、充電側系統の平均トルクと放電側系統の平均トルクとの和は、モータ80の回転方向もしくはモータ80へのトルク指令と同符号である。
(第1実施形態の効果)
(1)制御部40は、充電側系統と放電側系統とに対し、三相巻線組801、802に対する作用が相反する相反電流を通電し、放電側電源から二重巻線モータ80を介して充電側電源への充電動作を行う。二重巻線モータ80の磁気結合を利用することで、二電源Bt1、Bt2間での電力授受が可能となる。
(1)制御部40は、充電側系統と放電側系統とに対し、三相巻線組801、802に対する作用が相反する相反電流を通電し、放電側電源から二重巻線モータ80を介して充電側電源への充電動作を行う。二重巻線モータ80の磁気結合を利用することで、二電源Bt1、Bt2間での電力授受が可能となる。
(2)二つの電源Bt1、Bt2のいずれかで充電の必要性が生じたとき、制御部40は、モータ80の動作状態に応じて、具体的には、モータ80が回転中か停止中かによって充電動作を切り替える。これにより、アシスト電流Ia*の大きさに応じて、トルク及び熱の発生の観点からより適切な充電動作を選択することができる。
(3)回転中充電動作では、制御部40は、充電側系統においてモータ80の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する。これにより、アシスト電流Ia*が比較的大きい回転中に、熱の発生を抑えつつ、二重巻線モータ80の磁石磁束を利用して二電源Bt1、Bt2間の電力授受を行うことができる。
(4)停止中動作では、制御部40は、周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する1kHz以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する。これにより、アシスト電流Ia*が0もしくは比較的小さい値である停止中に、相互インダクタンスを利用して二電源Bt1、Bt2間の電力授受を行うことができる。
(5)停止中動作における充電側系統の高周波電流の振幅の絶対値Bは、放電側系統の高周波電流の振幅の絶対値Aよりも小さい。これにより、放電側系統から充電側系統への充電動作が適切に実施可能となる。また、高周波電流の周波数が10kHzよりも高周波であることで、人間に聞こえる音の発生がほぼ抑えられる。
(第2実施形態)
図4に示す第1実施形態の二電源モータ駆動システム201では、二つの電源Bt1、Bt2は独立して配置されている。これに対し、二電源Bt1、Bt2の接続構成に関するバリエーションについて、第2、第3実施形態のモータ駆動システムとして説明する。
図4に示す第1実施形態の二電源モータ駆動システム201では、二つの電源Bt1、Bt2は独立して配置されている。これに対し、二電源Bt1、Bt2の接続構成に関するバリエーションについて、第2、第3実施形態のモータ駆動システムとして説明する。
図17に示すように、第2実施形態の二電源モータ駆動システム202は、第1電源Bt1と第2電源Bt2との間で直流電力を変換可能なDCDCコンバータ50を備える。言い換えれば、ECU10は、二電源Bt1、Bt2がDCDCコンバータ50を介して接続されたシステムに適用される。DCDCコンバータ50は絶縁型でも非絶縁型でもよい。DCDCコンバータ50は、制御部40からの駆動信号に基づき、一方の電源電圧を必要に応じて昇降圧して他方の電源に出力する。
第2実施形態では、第1実施形態と同様に二重巻線モータ80の磁気結合を利用する動作に加え、DCDCコンバータ50を介して二電源Bt1、Bt2間の電力授受が可能であり、電源充電に関する二重系が構成される。つまり、一方の充電系が故障しても他方の充電系を用いて充電を実現することができる。第2実施形態に対し、DCDCコンバータ50を備えない第1実施形態のモータ駆動システム201では、部品低減によるコストダウンが実現する。
(第3実施形態)
図18、図19を参照し、第3実施形態について説明する。図18に示すように、第3実施形態の二電源モータ駆動システム203では、各系統のインバータ601、602は、一部の駆動モードで二つの電源Bt1、Bt2に個別に接続され、それ以外の駆動モードで共通の電源に接続される。
図18、図19を参照し、第3実施形態について説明する。図18に示すように、第3実施形態の二電源モータ駆動システム203では、各系統のインバータ601、602は、一部の駆動モードで二つの電源Bt1、Bt2に個別に接続され、それ以外の駆動モードで共通の電源に接続される。
各系統の高電位線Lp1、Lp2同士は共通高電位線Lpcomで接続されており、各系統の低電位線Lg1、Lg2同士は共通低電位線Lgcomで接続されている。共通高電位線Lpcomと共通低電位線Lgcomとの間において、第1電源Bt1に直列に電源切替用第1リレーRY1が接続されており、第2電源Bt2に直列に電源切替用第2リレーRY2が接続されている。共通高電位線Lpcomの途中には電源切替用第3リレーRY3が設けられており、共通低電位線Lgcomの途中には電源切替用第4リレーRY4が設けられている。なお、電源切替用第4リレーRY4を設けず、共通低電位線Lgcomが常時接続された状態としてもよい。なお、図18の構成においてオルタネータは第1電源Bt1に接続し、図示しないDCDCコンバータにより第2電源Bt2を充電するか、二重巻線モータ80の磁気結合を利用する動作で充電する。
第3実施形態の二電源モータ駆動システム203は、自動運転と手動運転とを切替可能な車両に搭載される。制御部40は、車両の走行状態が自動運転か手動運転かを示す信号を受信し、車両の走行状態に応じて、「第1の駆動モード」と「第2の駆動モード」とを切り替える。詳しくは図19のフローチャートに示すように、S21で自動運転中か否か判断される。自動運転中にはS21でYESと判断され、S23で制御部40は、「第2の駆動モード」とする。手動運転中にはS21でNOと判断され、S24で制御部40は、「第1の駆動モード」とする。
「第1の駆動モード」では、二系統のインバータ601、602が共通の電源に接続される。共通の電源が第1電源Bt1である場合、制御部40は、電源切替用第1リレーRY1、第3リレーRY3及び第4リレーRY4をオンし、第2リレーRY2をオフする。共通の電源が第2電源Bt2である場合、制御部40は、電源切替用第2リレーRY2、第3リレーRY3及び第4リレーRY4をオンし、第1リレーRY1をオフする。
例えば図5に示すように、第1電源Bt1が第2電源Bt2よりも容量や電力が大きいバッテリの場合、共通の電源は、基本的に第1電源Bt1に固定される。一方、容量や電力が同等の二つのバッテリが用いられる場合、その時点での各電源の残容量などに基づいて、どちらを共通の電源とするか選択されてもよい。
「第2の駆動モード」では、二系統のインバータ601、602が個別の電源Bt1、Bt2に接続される。制御部40は、電源切替用第1リレーRY1及び第2リレーRY2をオンし、第3リレーRY3及び第4リレーRY4をオフする。図18にはこの状態が示される。なお、第4リレーRY4を設けない構成では、制御部40は第3リレーRY3のみをオフする。
特に二電源Bt1、Bt2の容量や電力に差がある場合、手動運転中には「第1のモード」で、容量や電力の大きい第1電源Bt1を共通の電源として用いることで、容量や電力の小さい第2電源Bt2の負担を低減することができる。また、自動運転中には「第2のモード」で個別の二電源Bt1、Bt2を用いることで電源が冗長構成となり、信頼性が向上する。
(その他の実施形態)
(a)モータ80の動作状態に応じた充電動作の切替処理として、図6のフローチャートに示す処理に対し、次のように変更してもよい。
[1]回転中又は停止中の二区分に限らず、充電しない回転数帯域があってもよい。
[2]操舵中はアシストを優先して回転中充電動作を行わず、停止中充電動作だけを行ってもよい。
[3]充電効率を優先し、回転数が閾値より大きいときだけ充電動作をしてもよい。
[4]充電量を大きくするため、回転中に回転中充電動作及び停止中充電動作の両方を行ってもよい。
(a)モータ80の動作状態に応じた充電動作の切替処理として、図6のフローチャートに示す処理に対し、次のように変更してもよい。
[1]回転中又は停止中の二区分に限らず、充電しない回転数帯域があってもよい。
[2]操舵中はアシストを優先して回転中充電動作を行わず、停止中充電動作だけを行ってもよい。
[3]充電効率を優先し、回転数が閾値より大きいときだけ充電動作をしてもよい。
[4]充電量を大きくするため、回転中に回転中充電動作及び停止中充電動作の両方を行ってもよい。
(b)上記実施形態の回転中充電動作では、制御部40は、充電側系統においてモータ80の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電することで、アシストトルクの出力を確保しつつ充電動作を行う。ただし、アシスト機能よりも充電動作を優先する場合、放電側系統において逆向きのトルクを完全に補うトルクが発生しなくても、少なくとも充電側系統に通電される電流と相反する電流が通電されればよい。
(c)上記第3実施形態では、自動運転中か手動運転中かにより駆動モードを切り替えている。その他の実施形態では、それ以外の車両の走行状態、或いは、別の条件によって駆動モードを切り替えてもよい。
(d)二重巻線モータ80における二組の巻線組801、802の位相差は電気角30[deg]に限らず、例えば同位相で配置されるものでもよい。また、多相モータの相の数は、三相に限らず四相以上でもよい。
(e)本発明による多相回転機の制御装置が適用される別の装置の例として、図20に車両の制動装置902を示す。四輪の車両99において、各車輪98に車輪制動部97が設けられている。図中、(FR)、(FL)、(RR)、(RL)は、それぞれ、右前輪、左前輪、右後輪、左後輪の車輪制動部97を意味する。油圧ポンプなどの液圧アクチュエータ88は、液圧配管970を経由して各車輪制動部97に液圧を供給する。各車輪制動部97では、供給された液圧によってブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられることにより、車輪98をロックする。
制動装置902は、ECU10、モータ80及び液圧アクチュエータ88を含む。二つの電源Bt1、Bt2に接続されたECU10は、ブレーキペダル96からの制動信号に基づいて二重巻線モータ80を回転させ、二重巻線モータ80の出力トルクで液圧アクチュエータ88を駆動する。このような構成の制動装置902において二つの電源Bt1、Bt2のうちいずれかに充電の必要性が生じたとき、操舵装置901に適用される上記実施形態と同様に、ECU10の制御部は、二電源Bt1、Bt2間での電力授受を可能とする。
(f)本発明の多相回転機の制御装置は、図1、図20に例示した操舵装置や制動装置に限らず、車両に搭載される他の用途の二重巻線モータや、車両以外のシステムの二重巻線モータに適用されてもよい。二電源から二重巻線モータに給電する構成において二電源間での電力の授受が必要となる可能性があるシステムでは、本発明が適用可能である。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
10 ・・・ECU(多相回転機の制御装置)、
40 ・・・制御部、
601、602・・・インバータ(電力変換器)、
80 ・・・モータ、二重巻線モータ(多相回転機)、
801、802・・・三相巻線(多相巻線組)、
Bt1、Bt2・・・電源。
40 ・・・制御部、
601、602・・・インバータ(電力変換器)、
80 ・・・モータ、二重巻線モータ(多相回転機)、
801、802・・・三相巻線(多相巻線組)、
Bt1、Bt2・・・電源。
Claims (18)
- 互いに磁気的に結合する二系統の多相巻線組(801、802)を有し、各系統の前記多相巻線組への通電により発生したトルクが合算されて共通の出力軸に出力される二重巻線形の多相回転機(80)の駆動を制御する制御装置であって、
少なくとも一部の駆動モードで二つの電源(Bt1、Bt2)に個別に接続され、前記電源から入力された直流電力を交流電力に変換して前記多相巻線組に供給する二系統の電力変換器(601、602)と、
前記電力変換器の動作を操作し、前記多相巻線組への通電を制御する制御部(40)と、
を備え、
前記二つの電源のうち充電の必要性が生じた一方の電源を充電側電源とし、前記充電側電源の相手側の電源を放電側電源とすると、
前記制御部は、
前記充電側電源に接続された充電側系統と前記放電側電源に接続された放電側系統とに対し、前記多相巻線組に対する作用が相反する相反電流を通電し、前記放電側電源から前記多相回転機を介して前記充電側電源への充電動作を行う多相回転機の制御装置。 - 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電する請求項1に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する請求項2に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのq軸電流を通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのq軸電流を補うようにq軸電流を通電する請求項3に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する1kHz以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する請求項1に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
前記多相回転機の動作状態に応じて、
前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電することと、
周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する1kHz以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加することと、
を切り替える請求項3に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記制御部は、
前記多相回転機が回転中のとき、前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電し、
前記多相回転機が所定の回転数未満での低回転状態を含む停止中のとき、周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する1kHz以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する請求項6に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記充電側系統の前記高周波電流の振幅の絶対値は、前記放電側系統の前記高周波電流の振幅の絶対値よりも小さい請求項5~7のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記制御部が前記高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する場合において、
前記充電側系統の平均トルクと前記放電側系統の平均トルクとの和は、前記多相回転機の回転方向もしくは多相回転機へのトルク指令と同符号である請求項5~8のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。 - 前記高周波電流は、d軸電流成分の振幅の絶対値がq軸電流成分の振幅の絶対値よりも大きい請求項5~9のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記高周波電流の周波数は、10kHzよりも高周波である請求項5~10のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 車両の操舵装置(901)に適用される請求項1~10のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 車両の制動装置(902)に適用される請求項1~10のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記二つの電源は、蓄電可能な容量が互いに異なる請求項1~13のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記二つの電源は、出力可能な電力が互いに異なる請求項1~14のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 前記二つの電源間で直流電力を変換可能なDCDCコンバータ(50)を備えたシステムに適用される請求項1~15のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
- 車両に搭載される多相回転機の制御装置であって、
前記制御部は、車両の走行状態に応じて、
二系統の前記電力変換器が共通の電源に接続される第1の駆動モードと、
二系統の前記電力変換器が個別の電源に接続される第2の駆動モードと、を切り替える請求項1~16のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。 - 自動運転と手動運転とを切替可能な車両に搭載され、
前記制御部は、自動運転中に前記第2の駆動モードとし、手動運転中に前記第1の駆動モードとする請求項17に記載の多相回転機の制御装置。
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