(57)【要約】【課題】バッテリ入出力可能最大電力によるバッテリ保護を行いかつ回転電機及びインバータの保護も行う回転電機の制御装置等を得る。【解決手段】バッテリと回転電機の間でインバータ回路により駆動発電制御を行い、バッテリから入出力可能な最大電力値、回転電機の回転数、回転電機と制御装置の温度に応じてトルク制限値を発生し、トルク制限値とトルク指令値を比較してトルク選択指令値を求め、トルク選択指令値から回転電機への電流指令生成値を生成し、回転電機の各相に流れる相電流値を取得し、電流指令生成値と相電流値の偏差に応じた電圧指令生成値を生成し、電圧指令生成値に応じてインバータ回路のスイッチング素子部の各相ＰＷＭゲート信号を生成し、トルク制限値を発生する際に、回転電機で発生する回転電機損失を求め、制御装置で発生するインバータ損失を求め、求めた各損失に従ってトルク制限値を発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと回転電機の間で前記回転電機のインバータ回路により駆動発電制御を行う回転電機の制御装置であって、
前記バッテリの状態を監視しながら、バッテリから入出力可能な最大電力値を出力するバッテリコントロールユニットと、
前記回転電機の駆動発電制御を行う制御部と、
前記バッテリと前記回転電機の間の前記インバータ回路を構成し、前記制御部によりスイッチング素子がオンオフされるスイッチング素子部と、
を備え、
前記制御部は、
前記バッテリから入出力可能な最大電力値と、前記回転電機の回転数と、前記回転電機と制御装置の温度に応じてトルク制限値を発生するトルク制限部と、
前記トルク制限部から出力されるトルク制限値とトルク指令値を比較してトルク選択指令値を出力するトルク指令選択部と、
前記トルク指令選択部のトルク選択指令値から前記回転電機への電流指令生成値を生成する電流指令生成部と、
前記回転電機の各相に流れる相電流値取得する相電流取得部と、
前記電流指令生成値と相電流値の偏差に応じた電圧指令生成値を生成する電圧指令生成部と、
前記電圧指令生成部の電圧指令生成値に応じて前記スイッチング素子部の各相ＰＷＭゲート信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
を備え、
前記トルク制限部は、
前記回転電機で発生する回転電機損失を求める回転電機損失算出部と、
前記制御装置で発生するインバータ損失を求めるインバータ損失算出部と、
を含み、求めた各損失に従って前記トルク制限値発生する、
回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記回転電機損失算出部は、
銅損算出部と
鉄損算出部と
機械損算出部と
前記回転電機の電機子巻線温度を検出または推定して取得する電機子巻線温度取得部と、
を備え、
前記銅損算出部は前記電機子巻線温度取得部の電機子巻線温度に応じて銅損を算出する、
請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記電機子巻線温度取得部が、前記電機子巻線温度が設定された閾値を超えて異常となった場合、使用環境下での電機子巻線温度最大値を出力する、請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
前記回転電機が電磁石を用いる界磁巻線式回転電機であり、前記回転電機損失算出部が、
銅損算出部と、
鉄損算出部と、
機械損算出部と、
界磁巻線損失算出部と、
を備える、請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記回転電機損失算出部は、
前記界磁巻線式回転電機の界磁巻線温度を検出または推定して取得する界磁巻線温度取得部を備え、
前記界磁巻線損失算出部は前記界磁巻線温度取得部の界磁巻線温度に応じて界磁巻線損失を算出する、請求項４に記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記界磁巻線温度取得部は、前記界磁巻線温度が設定された閾値を超えて異常となった場合、使用環境下での界磁巻線温度最大値を出力する、請求項５に記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
バッテリと回転電機の間で前記回転電機のインバータ回路により駆動発電制御を行う回転電機の制御方法であって、
前記バッテリから入出力可能な最大電力値と、前記回転電機の回転数と、前記回転電機と制御装置の温度に応じてトルク制限値を発生し、
前記トルク制限値とトルク指令値を比較してトルク選択指令値を求め、
前記トルク選択指令値から前記回転電機への電流指令生成値を生成し、
前記回転電機の各相に流れる相電流値を取得し、
前記電流指令生成値と相電流値の偏差に応じた電圧指令生成値を生成し、
前記電圧指令生成値に応じて前記回転電機のインバータ回路のスイッチング素子部の各相ＰＷＭゲート信号を生成し、
前記トルク制限値を発生する際に、前記回転電機で発生する回転電機損失を求め、前記制御装置で発生するインバータ損失を求め、求めた各損失に従って前記トルク制限値発生する、
回転電機の制御方法。
【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およびその制御方法、特に回転電機および制御装置等の保護に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下では回転電機をモータ、制御装置をインバータと記載する場合がある。
従来、モータを駆動させるための直流電源としてバッテリが使用されるが、モータを駆動させ続けると、バッテリからモータの駆動電力が持ち出されることになるためバッテリが過放電となる。逆にモータを発電機として動作させ続けた場合、バッテリに充電され続けることにより過充電となる。過放電及び過充電となるとバッテリの性能が大きく低下するため、バッテリが過放電及び過充電状態となることを防止する対策が提案されている。
【０００３】
下記特許文献１では、バッテリ入出力可能最大電力及びモータ駆動に必要となる駆動電力を算出し、駆動電力がバッテリ入出力可能最大電力を超えないようトルク指令を制限するシステムを有しつつ、バッテリ電力変化率や電動機の回転数変化率を用いてバッテリ入出力可能最大電力を算出することで、モータが電動機および発電機として動作している際に過渡動作状態であってもバッテリの過放電及び過充電を防止する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４１７４１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、上記特許文献１に開示された技術によれば、トルク指令制限はバッテリ入出力可能最大電力のみで行い、モータ及びインバータの状態に応じたトルク指令制限ができないため、モータ及びインバータの保護を考慮したトルク指令制限ができないという課題があった。
【０００６】
この発明の目的は、上記の課題に鑑みて、バッテリ入出力可能最大電力によるバッテリ保護を適切に行いながら回転電機及びインバータの保護も適切に行うことを可能にした回転電機の制御装置およびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、バッテリと回転電機の間で前記回転電機のインバータ回路により駆動発電制御を行う回転電機の制御装置であって、前記バッテリの状態を監視しながら、バッテリから入出力可能な最大電力値を算出するバッテリコントロールユニットと、前記回転電機の駆動発電制御を行う制御部と、前記バッテリと前記回転電機の間の前記インバータ回路を構成し、前記制御部によりスイッチング素子がオンオフされるスイッチング素子部と、を備え、前記制御部は、前記バッテリから入出力可能な最大電力値と、前記回転電機の回転数と、前記回転電機と制御装置の温度に応じてトルク制限値を発生するトルク制限部と、前記トルク制限部から出力されるトルク制限値とトルク指令値を比較してトルク選択指令値を出力するトルク指令選択部と、前記トルク指令選択部のトルク選択指令値から前記回転電機への電流指令生成値を生成する電流指令生成部と、前記回転電機の各相に流れる相電流値取得する相電流取得部と、前記電流指令生成値と相電流値の偏差に応じた電圧指令生成値を生成する電圧指令生成部と、前記電圧指令生成部の電圧指令生成値に応じて前記スイッチング素子部の各相ＰＷＭゲート信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、を備え、前記トルク制限部は、前記回転電機で発生する回転電機損失を求める回転電機損失算出部と、前記制御装置で発生するインバータ損失を求めるインバータ損失算出部と、を含み、求めた各損失に従って前記トルク制限値発生する、回転電機の制御装置等にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明では、バッテリ入出力可能最大電力によるバッテリ保護を適切に行いながら、回転電機及びインバータの保護も適切に行うことを可能にした回転電機の制御装置およびその制御方法等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置を備えたシステムの一例の構成を示す図である。
【図２】図１のトルク制限選択部の構成の一例を示す図である。
【図３】図１のＰＷＭ信号生成部、スイッチング素子部、モータの部分の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明による回転電機の制御装置では、トルク制限を行うための制御情報として、バッテリの入出力電力制限値、モータ温度及びインバータ温度、モータ損失及びインバータ損失を用いる。これにより、バッテリ保護を適切に行いながらモータ及びインバータの保護も適切に行うことが可能になる。
【００１１】
以下、この発明による回転電機の制御装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機の制御装置を備えたシステムの構成の一例を示す図である。図１において回転電機であるモータ１は、電動機として駆動トルクを発生すると共に発電機として発電を行う。モータ１は、複数個の電機子巻線と複数の磁極対で構成される。モータ１には、回転子位置を検出するための位置センサ２が取り付けられている。なお、位置センサ２の種類や個数に特に制限はない。
【００１３】
モータ１が３相交流用のモータである場合、電機子はＵ相とＶ相とＷ相の３個の巻線を含む。この実施の形態では、モータ１の電機子巻線は３個で構成されているが、モータ１の巻線個数に特に制限はない。また、モータ１の結線はＹ結線と仮定するが、結線種類に特に制限はなく、Δ結線でもよい。
【００１４】
直流電源３は、モータ１を駆動させるために配置されるもので、図１の制御部５、スイッチング素子部１２として示されるインバータ回路に直流電圧を供給している。直流電源３として、例えばバッテリを用いることができる。
【００１５】
バッテリコントロールユニット４は、バッテリ３の充電状態(ＳＯＣ：State Of Charge)及びバッテリ温度に応じて、バッテリ３の入出力電力を制御するだけでなく、バッテリ３の入出力可能最大電力値を制御部５に入力することで、モータ１を駆動することによるバッテリ３の過放電及び過充電を防止する。
【００１６】
インバータ１００は、制御部５、スイッチング素子部１２として示されるインバータ回路を含む。
回転電機であるモータ１の所謂、力行と回生からなる駆動発電制御を行う制御部５は、トルク制限部６、トルク指令選択部７、電流指令生成部８、相電流取得部９、電圧指令生成部１０、ＰＷＭ信号生成部１１を含む。
トルク制限部６は、各部で検出され制御部５に入力される各検出値からトルク制限値ＴＬを出力する。詳細は後述する。なお以下の各値は、入出力されるその値を示す信号を示す。
トルク指令選択部７は、制御部５に入力されるトルク指令値ＴＣとトルク制限部６の出力するトルク制限値ＴＬを比較して最小値であるトルク選択指令値ＴＳＣを選択する。
電流指令生成部８は、トルク制限をかけたトルク選択指令値ＴＳＣから電流指令生成値ＩＣＧを生成する。
相電流取得部９は、モータ１のＵ，Ｖ，Ｗの各相に流れる相電流値ＩＰを電流センサ１３から取得する。
減算器１０ａを含む電圧指令生成部１０は、電流指令生成部８からの電流指令生成値ＩＣＧと電流指令生成部８からの相電流値ＩＰの偏差ＤＥを減算器１０ａで求め、偏差ＤＥに応じた電圧指令生成値ＶＣＧを生成する。
ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号生成部１１は、電圧指令生成値ＶＣＧに応じたＰＷＭゲート信号ＰＷＭを生成する。
【００１７】
トルク指令選択部７は、制御部５に入力されるトルク指令値ＴＣとトルク制限部６のトルク制限値ＴＬを比較して、トルク値の小さい方を選択する。これにより、バッテリ３の入出力可能最大電力値ＢＩＯＭＰ及びモータ１とインバータ１００の保護も考慮したトルク選択指令値ＴＳＣが生成される。
【００１８】
電流指令生成部８は、トルク指令選択部７から出力されたトルク選択指令値ＴＳＣを電流指令生成値ＩＣＧに変換し、変換後の電流指令生成値ＩＣＧを電圧指令生成部１０の減算器１０ａに入力する。電流指令生成値ＩＣＧは、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する。
なお、この実施の形態では制御部５に入力される制御指令をトルク指令値ＴＣとしたが、電流指令値ＩＣを電流指令生成部８に入力してもよい。この時、トルク指令選択部７で制限処理は行われず、電流指令生成部８で電流指令値ＩＣとトルク制限部６からのトルク制限値ＴＬから算出した電流制限値ＩＬの比較が行われ、電流値の小さい方を選択する。
【００１９】
相電流取得部９は、モータ１の各相に通電される電流を電流センサ１３で取得する。この実施の形態では、各電流センサ１３からの各相電流取得後にｄｑ変換部９ａでｄｑ変換した電流を用い、ｄｑ変換された相電流値ＩＰ＿ＤＱと電流指令生成部８の電流指令生成値ＩＣＧとを減算器１０ａで比較する。なお、ｄｑ変換部９ａは各相の電流値を用いてｄｑ軸電流を下記(１)式及び(２)式で算出する。
Ｉｄ＝√(２／３)×{ＩＰ_Ｕ×ｃｏｓ(Ｒ_ＤＥＧ)＋ＩＰ_Ｖ×ｃｏｓ(Ｒ_ＤＥＧ−２π／３)＋ＩＰ_Ｗ×ｃｏｓ(Ｒ_ＤＥＧ−４π／３)｝        (１)
Ｉｑ＝√(２／３)×｛−ＩＰ_Ｕ×ｃｏｓ(Ｒ_ＤＥＧ)−ＩＰ_Ｖ×ｃｏｓ(Ｒ_ＤＥＧ−２π／３)−ＩＰ_Ｗ×ｃｏｓ(Ｒ_ＤＥＧ−４π／３)｝    (２)
【００２０】
電圧指令生成部１０は、電流指令生成部８の出力値である電流指令生成値ＩＣＧと相電流取得部９の出力となる相電流値ＩＰ＿ＤＱの偏差が０となるように比例積分制御して各相電圧指令生成値ＶＣＧを演算する。このように、電圧指令生成部１０は電流フィードバック制御によって各相電圧指令生成値ＶＣＧを演算することとなる。
【００２１】
バッテリ３の直流電圧ＶＢＡＴは、詳細は図示が省略されているが、スイッチング素子部１２として示されるインバータ回路に印加されると共に、降圧されて制御部５の電源となる。またバッテリ３の直流電圧ＶＢＡＴを示す直流電圧値Ｖｂａｔが制御部５のトルク制限部６とＰＷＭ信号生成部１１に入力される。
なお、この実施の形態では制御部５の電源として、バッテリ３の電圧を降圧したものを使用しているが、制御部５を駆動させる低圧バッテリをバッテリ３とは別に設けた電源構成でもよい。
【００２２】
ＰＷＭ信号生成部１１は、各相電圧指令生成値ＶＣＧと、バッテリ３によりスイッチング素子部１２として示されるインバータ回路に印加される直流電圧ＶBATの直流電圧値Ｖｂａｔの比を算出して、ＰＷＭゲート信号ＰＷＭを生成する。各相電圧指令生成値ＶＣＧと直流電圧ＶＢＡＴの比をデューティ(Ｄｕｔｙ)比とする。
【００２３】
スイッチング素子部１２は、ＰＷＭ信号生成部１１の出力となるＰＷＭゲート信号ＰＷＭに基づいてスイッチング素子がオンオフ開閉駆動される。なお、スイッチング素子部１２の具体的な構成と動作については後述する。
【００２４】
ここで、トルク制限部６の動作について図２を用いて詳述する。
図２は図１のトルク制限選択部の構成の一例を示す図である。トルク制限部６は、モータ損失算出部１４とインバータ損失算出部１５とトルク制限選択部１６とを有する。
【００２５】
回転電機損失算出部であるモータ損失算出部１４は、モータ損算出部１７と銅損算出部１８と機械損算出部１９と鉄損算出部２０から構成される。この実施の形態においては回転電機損失であるモータ損失ＭＬＯを、銅損ＣＬＯと機械損ＭＡＬＯと鉄損ＩＬＯとに分割して算出しているが、モータ損算出部１７のみで構成してもよい。損失を分割して算出することでモータ１の温度保護をより適切に行うことができる。
【００２６】
モータ損算出部１７の算出するモータ損失ＭＬＯは、例えば演算部１７ｂにおいて、モータ回転数ＭＲとトルク選択指令値ＴＳＣとインバータ回路に印加する直流電圧ＶＢＡＴを示す直流電圧値Ｖｂａｔから、予め準備したモータ効率マップ１７ａ及び下記式(３)を用いて算出する。
モータ損失(ＭＬＯ)＝{(１−(モータ効率(ＭＯＥ)))×(モータ回転数(ＭＲ)×６０÷２π×トルク選択指令値(ＴＳＣ))}÷(モータ効率(ＭＯＥ))      (３)
ここでモータ効率ＭＯＥは、モータ回転数ＭＲとトルク選択指令値ＴＳＣとインバータ１００に印加する直流電圧値Ｖｂａｔからモータ効率マップ１７ａに従って求める。
【００２７】
銅損算出部１８の算出する銅損ＣＬＯは、モータ１の電機子巻線の抵抗成分で発生する損失で、下記式(４)を用いて算出する。この実施の形態では、各相の電機子巻線抵抗値にばらつきがなく各相同じ損失が発生していると仮定して算出している。電機子巻線抵抗値は予めメモリに記憶しておく。しかしながら、各相の電機子巻線抵抗値ＲＷ１と各相電流実効値ＩＰＥを算出して各相の銅損を算出した総和で求めてもよい。
【００２８】
銅損(ＣＬＯ)＝(相数(Ｎ))×{(電機子巻線抵抗値(ＲＷ１))×(相電流実効平均値(ＩＰＥＭ))×(相電流実効平均値(ＩＰＥＭ))}      (４)
ここで相電流実効値(ＩＰＥ)は、例えば相電流取得部９の相電流実効値算出部９ｂにおいて、検出された相電流から求める。または相電流実効値算出部９ｂをモータ損算出部１７内に設けてもよい。
また制御部５は例えば、ＣＰＵとメモリと入出力インタフェースからなるプロセッサで構成される。メモリには各図で機能ブロックとして示された各処理機能のためのプログラムが処理で使用されるデータと共に格納されており、ＣＰＵにより各プログラムが実行される。そしてマップはメモリに予め格納しておく。
または制御部５をデジタル回路で構成した場合には、マップをデジタル回路の一部に構成する。
【００２９】
機械損算出部１９の算出する機械損ＭＡＬＯは、モータ１を回転させる際に発生する機械損失で、風損やベアリング損から構成される。この実施の形態では、モータ回転数ＭＲから予めメモリに格納しておいたマップに従って機械損を算出しているが、同様に予めメモリに格納しておいた機械損失の近似曲線による計算式で算出してもよい。
【００３０】
鉄損算出部２０の算出する鉄損ＩＬＯは、モータ１を構成する材料の物性によって発生する損失で、この実施の形態では、以下の式(５)を用いて算出する。
【００３１】
鉄損(ＩＬＯ)＝(モータ損失(ＭＬＯ：モータ１の損失電力))−(銅損(ＣＬＯ))−(機械損(ＭＡＬＯ))      (５)
【００３２】
インバータ損失算出部１５の算出するインバータ損ＩＮＬＯは、スイッチング素子部１２をＯＮ／ＯＦＦする際に発生する損失であり図３を用いて説明する。
図３は図１のＰＷＭ信号生成部１１、スイッチング素子部１２として示されたインバータ回路、モータ１の部分の構成の一例を示す図である。図３にはスイッチング素子部１２を含むインバータ回路の具体的な接続図が示されている。高電位側及び低電位側のそれぞれにスイッチング素子を有する３つのハーフブリッジ回路が並列に接続されている。具体的には、スイッチング素子Ｓｕｐ、ＳｖｐおよびＳｗｐから構成された高電位側スイッチング素子と、スイッチング素子Ｓｕｎ、ＳｖｎおよびＳｗｎから構成された低電位側スイッチング素子とを有する。３つのハーフブリッジ回路が並列に接続された回路にはバッテリ３の直流電圧ＶＢＡＴが印加される。
【００３３】
一対のスイッチング素子ＳｕｐおよびＳｕｎを接続する接続点は、Ｕ相巻線の一端に接続されている。また、一対のスイッチング素子ＳｖｐおよびＳｖｎを接続する接続点は、Ｖ相巻線の一端に接続されている。さらに、一対のスイッチング素子ＳｗｐおよびＳｗｎの接続点は、Ｗ相巻線の一端に接続されている。
【００３４】
各スイッチング素子Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎのゲート入力には、ＰＷＭ信号生成部１１のＰＷＭゲート信号ＰＷＭである信号Ｓｕｐ_ｇ，Ｓｕｎ_ｇ，Ｓｖｐ_ｇ，Ｓｖｎ_ｇ，Ｓｗｐ_ｇ，Ｓｗｎ_ｇが入力され、ＯＮ信号とＯＦＦ信号の時間比、またはＯＮ／ＯＦＦの１周期とＯＮ信号の時間比でモータ１の各相端子に印加する電圧を制御することでモータ１の制御を実施している。
【００３５】
インバータ損失算出部１５の算出するインバータ損失ＩＮＬＯは、
スイッチング素子を高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする際に発生するスイッチング損ＳＬＯ、
スイッチング素子のＯＮ抵抗により発生する導通損ＣＯＬＯ、
スイッチング素子の上下短絡を防止するデッドタイム期間中に流れる電流をダイオードＤに流すことで発生するダイオード損ＤＬＯ
から構成される。この実施の形態では、インバータ損失算出部１５の例えば演算部１５ｂにより以下の式(６)を用いて算出する。
【００３６】
インバータ損失(ＩＮＬＯ)＝
(インバータ１００に印加する直流電圧値(Ｖｂａｔ))×(インバータ１００に通電される直流電流(ＩＤＣ))×(１−インバータ効率(ＩＮＥ))      (６)
【００３７】
インバータ１００に通電される直流電流(ＩＤＣ)は、バッテリ３とインバータ１００間に電流センサ２４を設けてＤＣ電流値(ＩＤＣ)を取得してもよいし、ＤＣ電流を推定してもよい。このとき、ＤＣ電流値はインバータ１００への入力電力とインバータ１００から出力される電力が等しいとして、以下の式(７)を用いて算出する。
【００３８】
(ＤＣ電流ＩＤＣ)＝(電圧指令生成値ＶＣＧ)×(相電流実効値ＩＰＥ)÷
(バッテリ直流電圧値Ｖｂａｔ)          (７)
【００３９】
ここで、インバータ効率ＩＮＥは、モータ回転数ＭＲとトルク選択指令値ＴＳＣとインバータ１００に印加する直流電圧ＶＢＡＴを示す直流電圧値Ｖｂａｔからインバータ効率マップ１５ａに従って求めてもよい。また、各損失を計算式で算出してその総和でインバータ損失(ＩＮＬＯ)を算出してもよい。
【００４０】
トルク制限選択部１６は、
モータ温度ＭＴによるトルク制限処理、
インバータ温度ＩＴによるトルク制限処理、及び
バッテリ入出力可能最大電力ＢＩＯＭＰによるトルク制限処理を行い、
それぞれのトルク制限処理において最小となるトルク値をトルク限定値ＴＬとしてトルク指令選択部７に出力する。
【００４１】
モータ温度ＭＴ及びインバータ温度ＩＴによるトルク制限処理は、モータ温度ＭＴ及びインバータ温度ＩＴからトルク制限値をマップに基づいてトルク制限値ＴＬを算出する。
【００４２】
バッテリ入出力可能最大電力値ＢＩＯＭＰによるトルク制限処理は、出力トルクの正負により計算式が異なる。
出力トルクが正であれば、モータ１は力行していると判定されるので、入力はバッテリ電力で出力はモータ１の機械出力となる。これより、バッテリ入出力可能最大電力値ＢＩＯＭＰによるトルク制限は下記式(８)を用いて算出される。
【００４３】
力行トルク制限値＝{(バッテリ入出力可能最大電力値(ＢＩＯＭＰ))−(モータ損失(ＭＬＯ))−(インバータ損(ＩＮＬＯ))｝÷(モータ回転数(ＭＲ)×２π÷６０)  (８)
【００４４】
一方、出力トルクが負であれば、モータ１は発電していると判定され、力行時と入出力関係が反対となり、バッテリ入出力可能最大電力値によるトルク制限はトルク制限選択部１６において下記式(９)を用いて算出される。
【００４５】
発電トルク制限値＝{((バッテリ入出力可能最大電力値(ＢＩＯＭＰ))＋(モータ損失(ＭＬＯ))＋(インバータ損失(ＩＮＬＯ))}÷(モータ回転数(ＭＲ)×２π÷６０)  (９)
【００４６】
モータ温度ＭＴによるトルク制限値、
インバータ温度ＩＴによるトルク制限値、
バッテリ入出力可能最大電力ＢＩＯＭＰによるトルク制限値
が求められると、３つのトルク制限値の絶対値を取得し最小となるトルク指令値を選択する。
【００４７】
以上、この実施の形態１によれば、モータ温度ＭＴ及びインバータ過熱保護によるトルク制限をかけながら、バッテリ入出力可能最大電力によるトルク制限もかけることで、モータ１、インバータ(５，１２)及びバッテリ３の保護を適切に行うことができる。
【００４８】
なお、この実施の形態では銅損算出部１８は、電機子巻線抵抗値ＲＷ１および相電流実効平均値ＩＰＥＭに基づき銅損を求めている。そこで、モータ損失算出部１４に電機子巻線温度取得部２３を設けて、電機子巻線温度ＴＷ１を例えばモータ温度ＭＴから推定または図示を省略した温度検出器を設けて検出して取得する。そして銅損算出部１８が電機子巻線温度ＴＷ１に応じた電機子巻線抵抗値ＲＷ１を用いて銅損を算出するようにすれば、温度による巻線抵抗値の変化を反映することができ、より正確な銅損を算出することが可能となる。
【００４９】
なお電機子巻線温度取得部２３は、電機子巻線温度ＴＷ１が設定された閾値を超えて異常となった場合、使用環境下での電機子巻線温度最大値ＴＷ１Ｍを出力する。銅損算出部１８は、この電機子巻線温度最大値ＴＷ１Ｍに応じた電機子巻線抵抗値ＲＷ１に従って銅損を算出することで、巻線温度ＴＷ１が異常となっても最大の銅損を算出することになり、モータ温度保護機能を継続することが可能となる。
【００５０】
なお、この実施の形態ではモータ１は、例えば磁石付同期型の回転電機であるが、磁石の代わりにコイルに電流を流して電磁石とする界磁巻線式同期型の回転電機も適用できる。この場合、モータ損失算出部１４に界磁巻線損失ＦＷＬＯを算出する界磁巻線損失算出部２１を追加することで、界磁巻線式同期型の回転電機にも本技術が適用できる。
【００５１】
またモータ損失算出部１４に、界磁巻線式の回転電機の界磁巻線温度ＴＷ２を検出または推定して取得する界磁巻線温度取得部２２を設けることで、界磁巻線損失算出部２１は界磁巻線温度取得部２２の界磁巻線温度ＴＷ２に応じて界磁巻線損失を算出する。これによい、より正確な界磁巻線損失ひいてはモータ損失を算出することが可能となる。
【００５２】
なお界磁巻線温度取得部２２も、界磁巻線温度ＴＷ２が設定された閾値を超えて異常となった場合、使用環境下での界磁巻線温度最大値ＴＷ２Ｍを出力する。界磁巻線損失算出部２１は、この界磁巻線温度最大値ＴＷ２Ｍに応じた界磁巻線損失を算出することで、巻線温度が異常となってもモータ温度保護機能を継続することが可能となる。
【００５３】
なおこの発明は、上述したそれぞれの具体例に限定されるものではなく、これらの具体例の可能な組み合わせを全て含む。
【符号の説明】
【００５４】
１  モータ(回転電機)、２  位置センサ、３  バッテリ(直流電源)、
４  バッテリコントロールユニット、５  制御部、６  トルク制限部、
７  トルク指令選択部、８  電流指令生成部、
９  相電流取得部、９ａ  ｄｑ変換部、９ｂ  相電流実効値算出部、
１０  電圧指令生成部、１０ａ  減算器、１１  信号生成部、
１２  スイッチング素子部、１３  電流センサ、１４  モータ損失算出部、
１５  インバータ損失算出部、１５ａ  インバータ効率マップ、１５ｂ  演算部、
１６  トルク制限選択部、１７  モータ損算出部、１７ａ  モータ効率マップ、１７ｂ  演算部、１８  銅損算出部、１９  機械損算出部、２０  鉄損算出部、
２１  界磁巻線損失算出部、２２  界磁巻線温度取得部、２３  電機子巻線温度取得部、
２４  電流センサ、１００  インバータ(制御装置)、
ＢＩＯＭＰ  バッテリ入出力可能最大電力値、
ＣＬＯ  銅損、ＣＯＬＯ  導通損、Ｄ  ダイオード、ＤＥ  偏差、ＤＬＯ  ダイオード損、ＩＣ  電流指令値、ＩＣＧ  電流指令生成値、ＩＤＣ  直流電流、
ＩＬ  電流制限値、ＩＬＯ  鉄損、ＩＮＥ  インバータ効率、ＩＮＬＯ  インバータ損、
ＩＰ＿Ｕ  Ｕ相電流値、ＩＰ＿Ｖ  Ｖ相電流値、ＩＰ＿Ｗ  Ｗ相電流値、
ＩＰ＿ＤＱ  ｄｑ軸相電流値、ＩＴ  インバータ温度、ＭＡＬＯ  機械損、
ＭＬＯ  モータ損、ＭＯＥ  モータ効率、ＭＲ  モータ回転数、ＭＴ  モータ温度、
ＩＰＥ  相電流実効値、ＩＰＥＭ  相電流実効平均値、ＰＷＭ  ＰＷＭゲート信号、
ＲＷ１  電機子巻線抵抗値、ＳＬＯ  スイッチング損、
Ｓｕｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｐ，Ｓｖｎ，Ｓｗｐ，Ｓｗｎ  スイッチング素子、
Ｔ  トルク値、ＴＣ  トルク指令値、ＴＬ  トルク制限値、ＴＳＣ  トルク選択指令値、
ＴＷ１  電機子巻線温度、ＴＷ１Ｍ  電機子巻線温度最大値、ＴＷ２  界磁巻線温度、
ＴＷ２Ｍ  界磁巻線温度最大値、ＶＢＡＴ  直流電圧、Ｖｂａｔ  直流電圧値、
ＶＣＧ  電圧指令生成値。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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