(57)【要約】【課題】車両用の回転電機において、電機子巻線と比較して電流応答性の低い界磁巻線の電流遮断速度を任意に制御する。【解決手段】界磁巻線に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための正極側スイッチング素子と、界磁巻線に流れる界磁電流を遮断するための負極側スイッチング素子によって界磁回路２３０を構成し、界磁回路制御部３３０は、界磁高速遮断判定部３３３と界磁電流遮断速度制御部３３４を備え、界磁電流を高速に遮断する時は正極側と負極側の両スイッチング素子をオフにして界磁電流を即座に遮断すると共に、負極側のスイッチング素子を間欠的に駆動して界磁電流の遮断速度を制御するようにした。【選択図】図３
2018207580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線と界磁巻線とを有する回転電機の制御装置であって、正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成され、前記電機子巻線の出力である交流電流を直流電流に整流するブリッジ回路と、界磁スイッチング素子を用いて前記界磁巻線の通電制御を行う界磁回路と、前記ブリッジ回路と前記界磁回路のスイッチング素子のオンとオフとを制御するブリッジ回路制御部と界磁回路制御部とを具備した制御部とを備えたものにおいて、
前記界磁回路は、前記界磁巻線に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための正極側界磁スイッチング素子と、界磁巻線に流れる界磁電流を遮断するための負極側界磁スイッチング素子によって構成され、
前記制御部の界磁回路制御部は、
回転電機の運転状態情報から界磁電流値を検出する界磁電流検出部と、
前記界磁電流検出部の出力および目標トルクから、前記界磁回路の界磁電流目標値を算出する界磁電流制御演算部と、
前記界磁電流検出部の出力と前記界磁電流制御演算部の出力から、界磁電流の高速遮断が必要か否かの判定値を出力する界磁高速遮断判定部と、
前記界磁高速遮断判定部の出力から、界磁電流の遮断に必要な遮断速度を演算し、その演算結果に応じて界磁電流の遮断速度を制御する界磁電流遮断速度制御部と、
前記界磁電流制御演算部からの出力と前記界磁電流遮断速度制御部からの出力に応じて、
前記界磁回路の上（正極側）ゲートと下（負極側）ゲートの動作信号を出力する界磁ゲート制御部を備え、
前記界磁高速遮断判定部の出力に応じて、前記界磁巻線の正極側と負極側のスイッチング素子をオフにすることで前記界磁巻線に流れる界磁電流を遮断すると共に、前記負極側のスイッチング素子を間欠的に駆動することにより、前記界磁巻線に流れる界磁電流の遮断速度を制御するようにしたことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記界磁高速遮断判定部は、前記界磁電流検出部で検出された界磁電流値と、前記界磁電流制御演算部で算出された界磁電流目標値との両者の差分に基づいて、界磁電流遮断のための判定値を出力する切替器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記界磁電流制御演算部は、回転電機の目標トルクと運転状態から界磁電流目標値を検出するＴ−Ｉ（トルクー界磁電流）変換テーブルと、Ｔ−Ｉ変換テーブルで検出された界磁電流の目標値と界磁電流検出部で検出された界磁電流値の差分から、界磁回路の上（正極側）ゲートのゲート電圧目標値を出力するＰＩ制御部から構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記界磁電流検出部は、回転電機の動力検出手段に発生する実トルクの値を検出するトルク検出器と、このトルク検出器のトルク検出値を界磁電流値に変換するＴ−Ｉ（トルクー界磁電流）変換テーブルを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記回転電機は、発電動作と駆動動作と制動動作と空転動作のうち少なくとも２つの動作を含み、前記界磁回路制御部は、前記回転電機の現在の動作状態から他の動作状態への切替えを検出する動作切替え検出部を具備すると共に、前記界磁高速遮断判定部は、前記動作切替え検出部の出力に応じて、界磁電流高速遮断のための判定値を出力する第２の切替器を備えたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機の制御装置に関し、特に、主に車両に搭載され、内燃機関とバッテリとに接続されており、内燃機関の始動及び補助を行う電動機として動作すると共に、バッテリの充電を行う電動機として動作する、電機子巻線と界磁巻線とを有する巻線界磁型交流回転電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の燃費改善への要求や環境保護の観点から、エンジンとそれ以外の動力源、例えば回転電機などを備えた、いわゆるハイブリッド車と呼ばれる車両の開発・実用化が進められている。このような車両においては、走行状態に応じたエンジンとそれ以外の動力源の使い分けと、適切な配分が必要となる。
例えばエンジンのアイドリングによる不要な燃料消費を抑えるため、車両が信号や渋滞等で停止した際に内燃機関を停止し、その後、ハンドル操作やブレーキを緩める、といった運転者の発進意思を感知した際に、回転電機が内燃機関の再始動を行うアイドリングストップが、多くの車両に採用されている。
このような車両に搭載される回転電機はエンジンと接続され、トルクを授受可能な状態で動作するため、エンジンの回転速度の変動によって回転電機の回転速度も大きく変動し、また求められる動作回転速度域も広い。このため、回転子に磁石を内蔵した永久磁石型ではなく、回転速度に応じて誘起電圧を制御することが容易な、巻線界磁型の回転電機が広く採用されている。
上記のアイドリングストップに対応するために、回転電機は、内燃機関の再始動が必要な低速回転時に大きなトルクを出力する必要があり、電源となるバッテリ電圧を高電圧化することで、出力向上が図られている。
【０００３】
このような巻線界磁型の回転電機の制御装置において、回転子の巻線界磁の電流量を、電力変換器部等の温度と、回転速度とに応じて制御することで、温度上昇を抑制し、かつ、発電電流の過剰な抑制を防止して、通常の発電領域を拡大する方法が例えば特許文献１によって知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２３０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、界磁電流制御を単一のスイッチング素子で行う場合、界磁巻線におけるインダクタンスが電機子巻線におけるインダクタンスと比較して大きいため、制御応答性が低く、回転電機における発電から駆動、駆動から発電といった動作の切替え時に、界磁巻線の残留磁束による意図しない発電や駆動動作やトルクの急変が発生しないように、界磁巻線に流れる界磁電流がある程度小さくなるまで待つ必要があった。
【０００６】
また、界磁巻線の電流を高速に遮断することができないため、ロードダンプサージ等の異常な電圧変動が発生した場合に、界磁巻線の残留磁束とエンジン回転とによる発電が継続し、バッテリや他の電気負荷を破損する可能性があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、界磁巻線の界磁電流遮断の速度を任意に制御することができ、その結果、回転電機における発電から駆動、駆動から発電といった動作の切替え時に、界磁巻線に流れる電流が小さくなるまで待つ必要がなく、高速に切替えを行うことができる回転電機の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる回転電機の制御装置は、電機子巻線と界磁巻線とを有する回転電機の制御装置であって、正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成され、前記電機子巻線の出力である交流電流を直流電流に整流するブリッジ回路と、界磁スイッチング素子を用いて前記界磁巻線の通電制御を行う界磁回路と、前記ブリッジ回路と前記界磁回路のスイッチング素子のオンとオフとを制御するブリッジ回路制御部と界磁回路制御部とを具備した制御部とを備えたものにおいて、前記界磁回路は、前記界磁巻線に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための正極側界磁スイッチング素子と、界磁巻線に流れる界磁電流を遮断するための負極側界磁スイッチング素子によって構成され、
前記制御部の界磁回路制御部は、回転電機の運転状態情報から界磁電流値を検出する界磁電流検出部と、前記界磁電流検出部の出力および目標トルクから、前記界磁回路の界磁電流目標値を算出する界磁電流制御演算部と、前記界磁電流検出部の出力と前記界磁電流制御演算部の出力から、界磁電流の高速遮断が必要か否かの判定値を出力する界磁高速遮断判定部と、前記界磁高速遮断判定部の出力から、界磁電流の遮断に必要な遮断速度を演算し、その演算結果に応じて界磁電流の遮断速度を制御する界磁電流遮断速度制御部と、前記界磁電流制御演算部からの出力と前記界磁電流遮断速度制御部からの出力に応じて、前記界磁回路の上（正極側）ゲートと下（負極側）ゲートの動作信号を出力する界磁ゲート制御部を備え、前記界磁高速遮断判定部の出力に応じて、前記界磁巻線の正極側と負極側のスイッチング素子をオフにすることで前記界磁巻線に流れる界磁電流を遮断すると共に、前記負極側のスイッチング素子を間欠的に駆動することにより、前記界磁巻線に流れる界磁電流の遮断速度を制御するように構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の回転電機の制御装置によれば、界磁巻線の界磁電流遮断の速度を任意に制御できるので、回転電機における発電から駆動、駆動から発電といった動作の切替え時に、界磁巻線に流れる電流が小さくなるまで待つ必要がなく、高速に切替えを行うことができる。
【００１０】
また、回転電機の動作切替えの際に、界磁電流を高速に遮断した場合に発生するトルク抜けや段差などの急変が懸念される場合は、外部からのトルク指令値に基づいて界磁電流の遮断速度を変更することが可能になるので、ブレーキ協調制御など、トルクの段差が直接運転者に影響するようなシステムで、スムーズな動作切替えが可能になる。
【００１１】
また、ロードダンプサージ等の異常な電圧変動が発生した場合においても、界磁巻線の残留磁束を高速に低減できるので、バッテリや他の電気負荷の破損を防止することができる。
【００１２】
上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の制御部２１０の詳細を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１における意図しない大きな発電トルクが発生する状態を示す波形である。
【図５】この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の詳細を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の詳細を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の詳細を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係る回転電機の制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００１５】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の全体システム構成を示す概念図である。
図１において、回転電機の制御装置は、内燃機関１０１が回転電機１０２に、例えばベルト等の動力伝達手段１０４を介して接続され、内燃機関１０１が運転中に回転電機１０２で発生した交流電圧が、電力変換器（図示しない）により交直変換されて、直流機器（図示しない）に電気エネルギーを供給すると同時に、バッテリ（キャパシタともいう。）１０３に対して電気エネルギーを充電する。
一方、アイドリングストップなどにより内燃機関１０１が停止中に、バッテリ（キャパシタ）１０３の電気エネルギーが、回転電機１０２の電力変換器（図示しない）により回転エネルギーに変換されて、内燃機関１０１を再始動する。
【００１６】
図２は、この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の概略構成図である。
図２において、回転電機１０２は、電力変換装置１１０と回転機部２００により構成されており、電力変換装置１１０は、ブリッジ回路２２０と界磁回路２３０、およびスイッチング素子のオン・オフ制御などを行う制御部２１０とからなる。
【００１７】
ブリッジ回路２２０は、寄生ダイオードを内蔵した三相上（正極側）アームスイッチング素子２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃと、同じく寄生ダイオードを内蔵した三相下（負極側）アームスイッチング素子２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃとから構成されている。以後、スイッチング素子を総称して呼ぶ時には、ａ〜ｃの添え字を省略する。
また、三相上アームスイッチング素子２２３は、バッテリ（キャパシタ）１０３からのプラス電源入力のＢ端子と回転電機２００の三相電機子巻線２０１のＵ、Ｖ、Ｗ相の各端子に接続され、三相下アームスイッチング素子２２４は、バッテリ（キャパシタ）１０３からのアース入力であるＧＮＤ端子と、三相電機子巻線２０１のＵ、Ｖ、Ｗ相の各端子に接続されている。
【００１８】
界磁回路２３０は、界磁巻線２０２に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための正極側界磁スイッチング素子２３１と、このスイッチング素子２３１に直列接続されたフリーホイールダイオード２３２と、界磁巻線２０２に流れる界磁電流を高速に遮断するための負極側界磁スイッチング素子２３３と、このスイッチング素子２３３に直列接続されたフリーホイールダイオード２３４と、から構成されている。
【００１９】
なお、図２は、回転機部２００を三相電機子巻線２０１と界磁巻線２０２をもつ三相界磁巻線式回転電機としているが、巻線方式や相数が異なっていてもよい。さらに電力変換装置１１０と回転機部２００が一体となった一体構造式の回転電機１０２としているが、電力変換装置１１０と回転機部２００が物理的に分割された別体構造式の回転電機１０２であっても構わない。
【００２０】
図３は、この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の制御部２１０の詳細を示す構成図である。
図３において、制御部２１０は、回転電機の三相電機子巻線２０１用のブリッジ回路２２０を制御するブリッジ回路制御部３１０と、ゲートドライバ３２０と、回転電機の界磁巻線２０２用の界磁回路２３０を制御する界磁回路制御部３３０と、ゲートドライバ３４０とから構成されている。界磁回路制御部３３０はさらに、回転電機の運転状態情報から界磁電流値を検出する界磁電流検出部３３１と、界磁電流検出部３３１の出力および目標トルクから、界磁回路２３０の制御値を算出する界磁電流制御演算部３３２と、界磁電流検出部３３１の出力と界磁電流制御演算部３３２の出力から、界磁電流の高速遮断が必要か否かの判定値を出力する界磁高速遮断判定部３３３と、界磁高速遮断判定部３３３の出力から、界磁電流の遮断に必要な遮断速度を演算し、その演算結果に応じて界磁電流の遮断速度を制御する界磁電流遮断速度制御部３３４と、界磁電流制御演算部３３２からの出力と前記界磁電流遮断速度制御部３３４からの出力に応じて、実際に界磁回路２３０の上（正極側）ゲートと下（負極側）ゲートの動作信号を出力する界磁ゲート制御部３３５とを備えている。
【００２１】
このように構成された実施の形態１における回転電機の制御装置は、内燃機関１０１の始動時には、電動機として内燃機関１０１にトルクを供給し、始動後は必要に応じて発電機としてバッテリ１０３を充電するように回転電機１０２の制御を行う。
【００２２】
例えば、回転電機１０２の回転トルクを制御する運転モードでは、回転トルクが目標トルクに一致するように制御するため、回転機部２００の運転状態である回転数やB端子電圧、三相電機子巻線２０１や界磁巻線２０２の電流値などをブリッジ回路制御部３１０や界磁回路制御部３３０への入力として、フィードバック制御を行い、電機子電流、界磁電流指令を演算する。
【００２３】
ブリッジ回路制御部３１０は、回転機部２００の運転状態である回転数、B端子電圧、目標トルクを元に三相電機子巻線２０１に出力する電流目標値を算出し、算出された電流目標値に追従するようにゲートドライバ３２０にPWM信号UHs, ULs, VHs, VLs, WHs, WLsを出力して、ブリッジ回路２２０のゲートUH, UL, VH, VL, WH, WLを制御する。
【００２４】
一方、界磁回路制御部３３０は、回転機部２００の運転状態である回転数、B端子電圧、目標トルクを元に界磁巻線２０２に出力する界磁電流目標値を算出し、算出された界磁電流目標値に追従するようにゲートドライバ３４０にPWM信号FHs, FSsを出力して、界磁回路２３０のゲートFH, FSを制御する。
【００２５】
ここで、界磁巻線２０２は、三相電機子巻線２０１と比較してインダクタンスが大きいため、制御応答性が低く、図４で示すように、駆動から発電に目標トルクを切り替えるような場合、目標トルク０Nm時点では、界磁電流値が下がりきらず、界磁巻線に残留磁束が発生している状態のため、そのまま三相電機子巻線２０１を発電の電流目標値で制御すると、意図しない大きな発電トルクが発生したり、トルクが急変したりする可能性がある。
【００２６】
図６は、この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の詳細を示す構成図である。
図６において、界磁電流検出部３３１は、図２のシャント抵抗２３５からの信号をAD変換するなどして、界磁巻線に流れる電流を検出し界磁電流値Ifactを出力する。
【００２７】
界磁電流制御演算部３３２は、目標トルクおよび回転電機運転状態から、界磁巻線に流す界磁電流制御指令値(以下単に界磁電流目標値ともいう。)Ifreqを出力するT-I変換テーブル３３２１と、界磁電流目標値Ifreqと界磁電流値Ifactの差分eから、界磁回路２３０の上（正極側）ゲート電圧目標値FHvreqを出力するための第１のPI制御部３３２２を備えている。
【００２８】
界磁高速遮断判定部３３３は、界磁電流目標値Ifreqが界磁電流値Ifactを、予め定めた閾値より下回った場合に、差分の絶対値e’を出力し、それ以外の場合は0をe’’として出力する切替器３３３１を備えている。
【００２９】
界磁電流遮断速度制御部３３４は、界磁高速遮断判定部３３３の出力であるe’’が0になるよう界磁回路２３０の下（負極側）ゲート電圧目標値FSvreqを出力する第２のPI制御部３３４１を備えている。
【００３０】
界磁ゲート制御部３３５は、界磁電流遮断速度制御部３３４の出力FSvreqと界磁電流制御演算部３３２の出力FHvreqに各々追従するために、界磁スイッチング素子の間欠スイッチング（PWM）の信号FSs、FHsを生成する、PWM ON-OFFデューティ比演算部３３５１、３３５２を備えている。
【００３１】
図５は、この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ１０１において、界磁電流検出部３３１によって実界磁電流値Ifactを取得する。
【００３３】
ステップＳ１０２において、界磁電流制御演算部３３２は、目標トルクと回転電機運転状態の入力からT-I変換テーブル３３２１により、界磁電流制御指令値、即ち界磁電流目標値Ifreqを算出する。
【００３４】
ステップＳ１０３において、第１のPI制御部３３２２は、実界磁電流値Ifactが界磁電流目標値Ifreqに追従するように、界磁回路２３０の上（正極側）ゲートFHの電圧指令値FHvreqを生成する。
【００３５】
一方、界磁高速遮断判定部３３３は、ステップＳ１０４において、界磁電流検出部３３１の出力である実界磁電流値Ifactと、界磁電流制御演算部３３２の出力である界磁電流目標値Ifreqとを比較し、界磁電流目標値Ifreqの立下り速度に実界磁電流値Ifactが追従していない（即ち、差分e’が閾値より大きい）場合に、切替器３３３１によって界磁高速遮断実施の判定値e’’＝差分値e’を出力し、ステップＳ１０５に移行する。そうでなければ、e’’＝0を出力しステップＳ１０６に移行する。
【００３６】
ステップＳ１０５において、界磁電流遮断速度制御部３３４は、界磁電流目標値Ifreqと実界磁電流値Ifactとの差分e’’が０になるように第２のPI制御部３３４１が界磁回路２３０の下（負極側）ゲートFSの電圧指令値FSvreqを生成する。
【００３７】
ステップＳ１０６において、界磁ゲート制御部３３５は、界磁電流制御演算部３３２および界磁電流遮断速度制御部３３４の出力である電圧指令値FHvreq、FSvreqに応じて、
これ等の出力を各々PWM ON-OFFデューティ比演算部３３５１、３３５２により、界磁回路２３０の上（正極側）ゲートFHと下（負極側）ゲートFSの各電圧指令デューティ比に応じたPWM信号FHs,FSsに変換し、ゲートドライバ３４０に出力する。
【００３８】
以上のように、この発明の実施の形態１における回転電機の制御装置によれば、通常時（界磁高速遮断判定部の出力e’’=0）の界磁電流は、下（負極側）ゲートFSは常時ON（短絡）となり、上（正極側）ゲートFHによるPWM間欠スイッチングで電流フィードバック制御されることになる。界磁電流を高速に低減するべく界磁電流目標値Ifreqを急峻に下げれば、FH、FS共にOFFデューティが発生し、界磁巻線の両端ゲートがOFFの状態に近くなるため、界磁巻線に流れる電流を高速に遮断することができる。
【００３９】
また、界磁電流制御演算部３３２の界磁電流フィードバック制御により通常の界磁電流値を、界磁電流遮断速度制御部３３４の遮断速度乖離値フィードバックにより界磁巻線の界磁電流遮断の速度を任意に制御できるので、回転電機における発電から駆動、駆動から発電といった動作の切替え時に界磁巻線に流れる電流が小さくなるまで待つ必要がなく、高速に切替えを行うことができる。
【００４０】
また、ロードダンプサージ等の異常な電圧変動が発生した場合においても、界磁巻線の残留磁束を高速に低減できるので、バッテリや他の電気負荷の破損を防止することができる。
【００４１】
実施の形態２．
図７は、この発明の実施の形態２における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の詳細を示す構成図である。
図７において、界磁電流検出部３３１は、入力された回転電機運転状態から動力伝達手段１０４に発生する実トルクの値を検出する、例えばひずみゲージなどのトルク検出器と、
このトルク検出器の検出値を界磁電流値に変換するT-I変換テーブル３３１１から構成されており、検出された実トルクを実界磁電流値Ifactに変換して出力するよう構成されている。なお、その他の構成は、実施の形態１．と同様である。
【００４２】
このように、回転子の出力トルクを検知し、この出力トルクが目標トルクと一致するように界磁電流の遮断速度を制御する構成としても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、トルク検出器としては、回転子の出力トルクを検知可能なものであれば、
他のトルクセンサやトルク推定演算などの方法を用いることが可能である。
【００４３】
実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３における回転電機の制御装置の界磁回路制御部３３０の詳細を示す構成図である。
図８において、動作切替え検出部８１０は、入力された回転電機運転状態から、例えば発電⇔駆動、制動、出力停止、といった制御動作の切替えを検出する。方法としては、目標トルクの符号の変化（ゼロクロス）を検出したり、（図示しない）上位コントローラからの制御動作切替え指令の受信で検出したりすることが考えられる。
動作切替え検出部８１０は、制御動作の切替えを検出すると、論理値Trueを出力し、切替えがない場合は、Fault を出力する。
【００４４】
界磁高速遮断判定部３３３は、動作切替え検出部８１０の出力がFaultの場合は、実界磁電流値Ifactと界磁電流目標値Ifreqの差分e’を出力し、Trueの場合は、e’をより大きな値で出力する第２の切替器８３３１をさらに備える。なお、その他の構成は、実施の形態１．と同様である。
【００４５】
このように構成された実施の形態３によれば、回転電機の動作切替えの際に、界磁電流をより高速に遮断することが可能になるので、ブレーキ協調制御など、トルクの段差が直接運転者に影響するようなシステムで、スムーズな動作切替えが可能になる。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
１０１  内燃機関、１０２  回転電機、１０３  バッテリ（キャパシタ）、
１０４  動力伝達手段、１１０  電力変換装置、２００  回転機部、
２０１  三相電機子巻線、２０２  界磁巻線、２１０  制御部、２２０  ブリッジ回路、
２２３  三相上（正極側）アームスイッチング素子、２２４  三相下（負極側）アーム
スイッチング素子、２３０  界磁回路、２３１  正極側界磁スイッチング素子、
２３２、２３４  フリーホイールダイオード、２３３  負極側界磁スイッチング素子、
２３５  シャント抵抗、３１０  ブリッジ回路制御部、３２０、３４０  ゲートドライ
バ、３３０  界磁回路制御部、３３１  界磁電流検出部、３３２  界磁電流制御演算部、
３３３  界磁高速遮断判定部、３３４  界磁電流遮断速度制御部、
３３５  界磁ゲート制御部、３３２１、３３１１  T-I変換テーブル、
３３２２、３３４１  PI制御部、３３３１、８３３１  切替器、
３３５１、３３５２  PWM ON-OFFデューティ比演算部、
８１０  動作切替え検出部
【図１】
2018207580.tif 000003
【図２】
2018207580.tif 000004
【図３】
2018207580.tif 000005
【図４】
2018207580.tif 000006
【図５】
2018207580.tif 000007
【図６】
2018207580.tif 000008
【図７】
2018207580.tif 000009
【図８】
2018207580.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月26日(2018.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線と界磁巻線とを有する回転電機の制御装置であって、正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成され、前記電機子巻線の出力である交流電流を直流電流に整流するブリッジ回路と、界磁スイッチング素子を用いて前記界磁巻線の通電制御を行う界磁回路と、前記ブリッジ回路と前記界磁回路のスイッチング素子のオンとオフとを制御するブリッジ回路制御部と界磁回路制御部とを具備した制御部とを備えたものにおいて、
前記界磁回路は、前記界磁巻線に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための正極側界磁スイッチング素子と、界磁巻線に流れる界磁電流を遮断するための負極側界磁スイッチング素子によって構成され、
前記制御部の界磁回路制御部は、
回転電機の運転状態情報から実界磁電流値Ifactを検出する界磁電流検出部と、
回転電機の目標トルクと運転状態から界磁電流目標値Ifreqを算出し、該算出された界磁電流目標値Ifreqと前記界磁電流検出部で検出された実界磁電流値Ifactとの差分から、界磁回路の上（正極側）ゲートのゲート電圧目標値FHvreqを出力する界磁電流制御演算部と、
前記界磁電流検出部の出力である実界磁電流値Ifactと前記界磁電流制御演算部で算出された界磁電流目標値Ifreqとを比較し、両者の差分に応じて界磁電流の高速遮断が必要か否かの判定値を出力する界磁高速遮断判定部と、
前記界磁高速遮断判定部の出力から、界磁電流目標値Ifreqと実界磁電流値Ifactとの差分が０になるように、界磁回路の下（負極側）ゲートFSのゲート電圧目標値FSvreqを出力し、界磁電流の遮断速度を制御する界磁電流遮断速度制御部と、
前記界磁電流制御演算部からの出力である電圧目標値FHvreqと前記界磁電流遮断速度制御部からの出力である電圧目標値FSvreqに応じて、前記界磁回路の上（正極側）ゲートFHと下（負極側）ゲートFSの動作信号を出力する界磁ゲート制御部を備え、
前記界磁高速遮断判定部の出力に応じて、前記界磁巻線の正極側と負極側のスイッチング素子をオフにすることで前記界磁巻線に流れる界磁電流を遮断すると共に、前記負極側のスイッチング素子を間欠的に駆動することにより、前記界磁巻線に流れる界磁電流の遮断速度を制御するようにしたことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記界磁高速遮断判定部は、前記界磁電流検出部で検出された実界磁電流値Ifactと、前記界磁電流制御演算部で算出された界磁電流目標値Ifreqとの両者の差分に基づいて、界磁電流遮断のための判定値を出力する切替器を備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記界磁電流制御演算部は、回転電機の目標トルクと運転状態から界磁電流目標値Ifreqを検出するＴ−Ｉ（トルクー界磁電流）変換テーブルと、Ｔ−Ｉ変換テーブルで検出された界磁電流目標値Ifreqと界磁電流検出部で検出された実界磁電流値Ifactの差分から、界磁回路の上（正極側）ゲートのゲート電圧目標値FHvreqを出力する第１のＰＩ制御部から構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記界磁電流検出部は、回転電機の動力検出手段に発生する実トルクの値を検出するトルク検出器と、このトルク検出器のトルク検出値を界磁電流値に変換するＴ−Ｉ（トルクー界磁電流）変換テーブルを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記回転電機は、発電動作と駆動動作と制動動作と空転動作のうち少なくとも２つの動作を含み、前記界磁回路制御部は、前記回転電機の現在の動作状態から他の動作状態への切替えを検出する動作切替え検出部を具備すると共に、前記界磁高速遮断判定部は、前記動作切替え検出部の出力に応じて、界磁電流高速遮断のための判定値を出力する第２の切替器を備えたことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係わる回転電機の制御装置は、電機子巻線と界磁巻線とを有する回転電機の制御装置であって、正極側アームのスイッチング素子と負極側アームのスイッチング素子とで構成され、前記電機子巻線の出力である交流電流を直流電流に整流するブリッジ回路と、界磁スイッチング素子を用いて前記界磁巻線の通電制御を行う界磁回路と、前記ブリッジ回路と前記界磁回路のスイッチング素子のオンとオフとを制御するブリッジ回路制御部と界磁回路制御部とを具備した制御部とを備えたものにおいて、前記界磁回路は、前記界磁巻線に流れる界磁電流をＰＷＭ制御するための正極側界磁スイッチング素子と、界磁巻線に流れる界磁電流を遮断するための負極側界磁スイッチング素子によって構成され、前記制御部の界磁回路制御部は、回転電機の運転状態情報から実界磁電流値Ifactを検出する界磁電流検出部と、回転電機の目標トルクと運転状態から界磁電流目標値Ifreqを算出し、該算出された界磁電流目標値Ifreqと前記界磁電流検出部で検出された実界磁電流値Ifactとの差分から、界磁回路の上（正極側）ゲートのゲート電圧目標値FHvreqを出力する界磁電流制御演算部と、前記界磁電流検出部の出力である実界磁電流値Ifactと前記界磁電流制御演算部で算出された界磁電流目標値Ifreqとを比較し、両者の差分に応じて界磁電流の高速遮断が必要か否かの判定値を出力する界磁高速遮断判定部と、前記界磁高速遮断判定部の出力から、界磁電流目標値Ifreqと実界磁電流値Ifactとの差分が０になるように、界磁回路の下（負極側）ゲートFSのゲート電圧目標値FSvreqを出力し、界磁電流の遮断速度を制御する界磁電流遮断速度制御部と、前記界磁電流制御演算部からの出力である電圧目標値FHvreqと前記界磁電流遮断速度制御部からの出力である電圧目標値FSvreqに応じて、前記界磁回路の上（正極側）ゲートFHと下（負極側）ゲートFSの動作信号を出力する界磁ゲート制御部を備え、前記界磁高速遮断判定部の出力に応じて、前記界磁巻線の正極側と負極側のスイッチング素子をオフにすることで前記界磁巻線に流れる界磁電流を遮断すると共に、前記負極側のスイッチング素子を間欠的に駆動することにより、前記界磁巻線に流れる界磁電流の遮断速度を制御するように構成したものである。