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電動機制御装置及び車両 UPDATE

国内特許コード P07A011091
整理番号 /NO31037
掲載日 2007年11月2日
出願番号 特願2004-165666
公開番号 特開2005-348528
登録番号 特許第4533671号
出願日 平成16年6月3日(2004.6.3)
公開日 平成17年12月15日(2005.12.15)
登録日 平成22年6月18日(2010.6.18)
発明者
  • 古谷 勇真
  • 近藤 圭一郎
  • 山本 貴光
出願人
  • 公益財団法人鉄道総合技術研究所
発明の名称 電動機制御装置及び車両 UPDATE
発明の概要 【課題】 燃料電池の温度低下によって電動機制御系に発生する振動の抑制が可能な電動機制御を実現すること。
【解決手段】 制御システム50による誘導電動機30の制御系では、すべり周波数形ベクトル制御を基本として、燃料電池システム10の出力電圧VFCに対する二次の位相進み補償を行う。即ち、位相進み補償器59が出力電圧VFCに対して二次の位相進み補償演算を行ってq軸電流補正指令Iqdmp*を生成し、生成したq軸電流補正指令Iqdmp*が電流指令演算部51によって演算されたq軸電流指令Iq0*に加算される。そして、電流制御器53が、電流指令演算部51により演算されたd軸電流指令Id*と補正されたq軸電流指令Iq*とに基づいて電圧指令Vd*、Vq*を演算し、PWM制御回路54が、生成された電圧指令Vd*、Vq*に従ってインバータ20をPWM制御している。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


電動機は、例えば電気車や工作機械、製造設備、リフト類、ファン・ポンプといった種々の機械装置の動力源として用いられているが、近年では、環境負荷が小さく且つ高エネルギ効率が期待される燃料電池を駆動電源とする電動機制御の研究・開発が盛んに行われている。



ところで、燃料電池は直流電源であることから、例えばインバータ等で燃料電池の直流出力を交流に変換して電動機に供給する必要があるが、かかる技術として、例えば次が知られている。特許文献1には、燃料電池本体とインバータとの間に複数の直流負荷抵抗を接続するが、燃料電池本体の出力電圧に基づいてその直流負荷抵抗の投入数を可変とすることで、過渡的な直流過電圧の抑制機能を実現する燃料電池発電装置が開示されている。また、特許文献2には、外気より取り込んだ空気を燃料電池の酸素極に供給するブロアに対して、燃料電池の電力負荷変動に対応した適正空気風量を発生させることで、空気ブロアの無駄な消費電力を抑えて総合的な発電効率の向上を図った燃料電池システムが開示されている。
【特許文献1】
特開平9-306530号公報
【特許文献2】
特開平7-211336号公報

産業上の利用分野


本発明は、燃料電池を駆動電源として電動機を駆動制御する電動機制御装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
燃料電池の直流出力を交流に変換して電動機に出力するインバータと、
所与の指令信号に従って前記インバータを制御する制御装置と、
前記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、
を備え
前記制御装置は、前記燃料電池からの出力電力が直接前記インバータに入力されて前記電動機に供給される主回路システムにおける前記電動機の駆動中に発生する電気的な振動現象であって、前記燃料電池本体の周囲温度又は前記燃料電池の酸素極に送り込まれる入気空気温度(以下包括して「燃料電池の温度」という。)の変化によっ前記燃料電池の出力電圧、出力電流及び出力電力の何れか(以下包括して「燃料電池の出力諸量」という。)が10Hz以下で振動する振動現象の、当該振動周波数成分を抽出するために遮断周波数が設定された二次の位相進み演算処理を当該燃料電池の出力諸量に基づき実行して得られる補償値をもとに前記指令信号を補償することで前記指令信号に対して二次の位相進み補償を施す進み補償手段を有し、この進み補償手段により補償された信号に従って前記インバータを制御
更に、前記進み補償手段が、前記速度検出手段により検出された回転速度が所定の閾値以上の場合に、当該回転速度が大きい程、前記進み補償を施す程度を大きくさせるゲイン変更手段を有する、
電動機制御装置。

【請求項2】
所与の指令信号に従って燃料電池の直流出力を交流へ変換して電動機へ出力するインバータと、
前記指令信号を生成して前記インバータを制御する制御装置と、
前記電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、
を備え
前記制御装置は、前記燃料電池からの出力電力が直接前記インバータに入力されて前記電動機に供給される主回路システムにおける前記電動機の駆動中に発生する電気的な振動現象であって、前記燃料電池の温度の変化によっ前記燃料電池の出力諸量が10Hz以下で振動する振動現象の、当該振動周波数成分を抽出するために遮断周波数が設定された二次の位相進み演算処理を当該燃料電池の出力諸量に基づき実行して得られる補償値をもとに前記指令信号を補償することで前記指令信号に対して二次の位相進み補償を施す進み補償手段を有
更に、前記進み補償手段が、前記速度検出手段により検出された回転速度が所定の閾値以上の場合に、当該回転速度が大きい程、前記進み補償を施す程度を大きくさせるゲイン変更手段を有する、
電動機制御装置。

【請求項3】
請求項1又は2に記載の電動機制御装置であって、
前記指令信号には、前記電動機を駆動するための指令信号として少なくともd軸指令信号とq軸指令信号とが含まれ、
前記進み補償手段は、前記指令信号に含まれるq軸指令信号に対して前記二次の位相進み補償を施す、
電動機制御装置。

【請求項4】
請求項1~の何れか一項に記載の電動機制御装置であって、
前記電動機は車両走行用の電動機であり、当該電動機を制御することを特徴とする電動機制御装置。

【請求項5】
車両走行用の電動機と、
燃料電池と、
前記燃料電池の直流出力を交流へ変換して前記電動機に出力する制御を行う請求項1~の何れか一項に記載の電動機制御装置と、
を具備した車両。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004165666thum.jpg
出願権利状態 登録
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