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JP2009011091A - Power system for multi-drive motor - Google Patents

Power system for multi-drive motor Download PDF

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JP2009011091A
JP2009011091A JP2007170581A JP2007170581A JP2009011091A JP 2009011091 A JP2009011091 A JP 2009011091A JP 2007170581 A JP2007170581 A JP 2007170581A JP 2007170581 A JP2007170581 A JP 2007170581A JP 2009011091 A JP2009011091 A JP 2009011091A
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JP
Japan
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motor
drive motor
driver
power
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007170581A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Komazawa
雄一 駒澤
Masataka Ito
正孝 伊藤
Tsutomu Nishibori
勉 西堀
Tomoaki Hachitani
智章 蜂谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HKB KK
APM Corp
Original Assignee
HKB KK
APM Corp
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Publication date
Application filed by HKB KK, APM Corp filed Critical HKB KK
Priority to JP2007170581A priority Critical patent/JP2009011091A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power system for multi-drive motor, which drives a multi-drive motor so as to improve energy efficiency more than a conventional electric motor. <P>SOLUTION: This power system is equipped with: an accumulator 11 which accumulates electric energy inputted from a specified primary power source, etc.; a driver 12 which supplies element motors M1-M4 with inputted electric energy, according to the control signal generated by a controller 12, and also receives the regenerative power from the element motors M1-M4 and accumulates it in the accumulator 11; an opening/closing switch 13 which switches connection between the accumulator 11 and the driver 12, and a controller 14 which controls switching of the opening/closing switch 13, according to its drive state, etc. and also controls the driver 12 and controls each element motor M1-M4 of the multi-drive motor either integrally or independently. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の要素モータからなるマルチ駆動モータを駆動するマルチ駆動モータ用電源システムに関する。   The present invention relates to a power supply system for a multi-drive motor that drives a multi-drive motor including a plurality of element motors.

近年、環境問題が注目を浴び、とりわけ二酸化炭素排出量削減との関連で、内燃機関に替わって電動モータが望まれる分野が次第に拡大してきている。なかでも、自動車分野においては、既に電気自動車やハイブリッド自動車が市場に投入され始めている。また、燃料電池やウルトラキャパシタ等、電源に関する要素技術の開発も急激に進んでいる。   In recent years, environmental problems have attracted attention, and in particular in connection with the reduction of carbon dioxide emissions, the field in which electric motors are desired instead of internal combustion engines is gradually expanding. In particular, in the automobile field, electric cars and hybrid cars have already begun to be put on the market. In addition, the development of elemental technologies related to power sources such as fuel cells and ultracapacitors is rapidly progressing.

ここで、モータと発電機とは構造上類似し、電気エネルギーと運動エネルギーとの間で相互に変換できることは広く知られている。また、充電可能な電池は、携帯電話や携帯型パソコン等において使用され、モータを発電機として得られる電力を蓄積することにも利用可能である。そして、省エネルギーの観点から、減速時にモータを回生ブレーキとして使用し、エネルギーを回生することも既に行われてきている。   Here, it is well known that a motor and a generator are structurally similar and can be converted between electric energy and kinetic energy. A rechargeable battery is used in a mobile phone, a portable personal computer, and the like, and can be used to store electric power obtained by using a motor as a generator. From the viewpoint of energy saving, it has already been performed to regenerate energy by using a motor as a regenerative brake during deceleration.

このように使用され始めている電動モータであるが、電動モータを付加する場合又は切り替える場合には、「環境問題」や「省エネルギー」等の観点から、より高いエネルギー効率が求められる。また、実用化を促進するためには、当然の如く経済性は重要な要素のうちの1つである。そのため、電動モータを使用する場合等は、これらが考慮されなければならない。   Although the electric motor is beginning to be used in this way, when an electric motor is added or switched, higher energy efficiency is required from the viewpoint of "environmental problem", "energy saving", and the like. In order to promote practical application, it is natural that economic efficiency is one of the important factors. Therefore, when using an electric motor etc., these must be considered.

しかしながら、自動車や工作機械等に使用される電動モータは、要求仕様に応じた最大速度や最大トルク等の観点で選択される。また、電動モータでは、一般に、最大速度や最大トルクを発生する動作領域とは異なる領域で、高いエネルギー変換効率が得られる。そのため、このように最大速度や最大トルクに観点で選択される電動モータでは、長時間にわたる通常の運転で、一般にエネルギー変換効率は低下している。   However, an electric motor used for an automobile, a machine tool, or the like is selected from the viewpoint of maximum speed, maximum torque, and the like according to required specifications. Further, in the electric motor, generally, high energy conversion efficiency can be obtained in a region different from the operation region in which the maximum speed and the maximum torque are generated. Therefore, in the electric motor selected from the viewpoint of the maximum speed and the maximum torque as described above, the energy conversion efficiency is generally lowered in a normal operation for a long time.

例えば、自動車の場合を考えてみると、加速時には大きなトルクを必要とするが、通常走行時には大きなトルクを要しない。通常走行に長時間を費やすのが一般的である。図3は、自動車の運転に要するトルクと回転速度を示す模式図である。図3においてトルクは絶対値で表され、通常走行時に必要とされるトルクは、図に示すように一般に始動時に比較して大幅に低くなり、仕様で保証される性能は所謂オーバースペック的なものとなっている。   For example, in the case of an automobile, a large torque is required during acceleration, but a large torque is not required during normal driving. It is common to spend a long time in normal driving. FIG. 3 is a schematic diagram showing torque and rotational speed required for driving the automobile. In FIG. 3, the torque is expressed as an absolute value, and the torque required during normal driving is generally much lower than that at the start as shown in the figure, and the performance guaranteed by the specifications is what is called over-spec. It has become.

一方、複数の要素モータからなり一体として作動させることによって1つのモータとして駆動可能なマルチ駆動モータが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このように構成されるマルチ駆動モータは、要素モータが協調して動作することによって高速、高トルクを実現することができる。   On the other hand, there is known a multi-drive motor that is composed of a plurality of element motors and can be driven as a single motor by operating them integrally (see, for example, Patent Document 1). The multi-drive motor configured as described above can realize high speed and high torque by the element motors operating in cooperation.

マルチ駆動モータの特徴のうちの1つは、要素モータとして効率的な速度領域やトルク領域を優先的に考慮して選定し、最大速度や最大トルクをモータの個数で調整するという設計が可能であるということであり、これによって、効率性を追求する上で画期的な前進がなされた。また、開口の大きさを設計時に略自由に設定でき、その利用範囲が大幅に広げられた。   One of the features of the multi-drive motor is that it is possible to select an elemental motor with priority given to the efficient speed and torque areas and to adjust the maximum speed and maximum torque by the number of motors. This is a breakthrough in pursuing efficiency. In addition, the size of the opening can be set almost freely during the design, and the range of use has been greatly expanded.

従来、複数の原動機を使用し、それらの出力をうまく調整することで効率的なエネルギー使用を目指す技術として、ガソリンエンジンと電動モータと同時に搭載したハイブリッド自動車がある。自動車用ハイブリッドシステムには、以下の4つの特長的機能が実現可能であり、種類の異なる動力源を組み合わせて補い合うことで効率的な走行を可能としている。   Conventionally, there is a hybrid vehicle equipped with a gasoline engine and an electric motor as a technology aiming at efficient energy use by using a plurality of prime movers and adjusting their outputs well. The hybrid system for automobiles can realize the following four characteristic functions, and enables efficient traveling by combining and supplementing different types of power sources.

第一に、エネルギーロスを低減するべく、アイドリングを検知して自動的に停止するアイドリングストップ機能が実現可能である。これは各動力源の出力を監視し制御するシステムを構成したことの副次的効果であるが、環境問題への対策としては重要である。   First, in order to reduce energy loss, it is possible to realize an idling stop function that detects and automatically stops idling. This is a secondary effect of configuring a system that monitors and controls the output of each power source, but is important as a countermeasure to environmental problems.

第二に、減速時等に従来は熱となっていたエネルギーを、電気エネルギーとして回収する回生ブレーキの機能が実現可能である。電動モータが発電機としても働くことを利用した機能である。   Secondly, it is possible to realize a regenerative brake function for recovering, as electric energy, energy that has conventionally been heat during deceleration or the like. This function utilizes the fact that the electric motor also works as a generator.

第三に、加速時にガソリンエンジンに電動モータを強調動作させるモータアシストの機能が実現可能である。この強調動作が実現できなければ、2つの原動機が相互に反する動作さえ起こりうる結果になり、効率の良い走行が実現できない。   Third, it is possible to realize a motor assist function that causes the gasoline engine to emphasize the electric motor during acceleration. If this emphasizing operation cannot be realized, the two prime movers may even oppose each other, and efficient traveling cannot be realized.

第四に、ガソリンエンジンの効率が低い走行状態では主として電動モータで走行し、ガソリンエンジンの効率が高い走行状態では発電して余った電気エネルギーを蓄える等の、効率的運転のための制御機能が実現可能である。これは、種類の異なる原動機の組み合わせのメリットを生じさせる。   Fourth, there are control functions for efficient driving, such as driving mainly with an electric motor when the gasoline engine is running at low efficiency, and storing excess electrical energy by generating electricity when the gasoline engine is running at high efficiency. It is feasible. This gives rise to the benefits of combining different types of prime movers.

このうちの第一と第四の機能は、電動モータを使用するシステムでは関係がない。第二の機能は、自動車用ハイブリッドシステムに限らず、一般に応用できる。第三の強調動作又は同期制御は、マルチ駆動モータにおいては必須であり、マルチ駆動モータを使用した時点でこの機能は実現済みと判断できる。   Of these, the first and fourth functions are irrelevant in a system using an electric motor. The second function is not limited to the hybrid system for automobiles and can be generally applied. The third emphasis operation or synchronous control is essential in the multi-drive motor, and it can be determined that this function has been realized when the multi-drive motor is used.

ここで、ハイブリッドシステムには、大別してシリーズハイブリッドシステムとパラレルハイブリッドシステムとがある。シリーズハイブリッドシステムにおいては、エンジンが電動機を駆動し、発生した電力によってモータが車両を駆動する。パラレルハイブリッドシステムにおいては、エンジンとモータの両方が車輪を駆動する。   Here, the hybrid system is roughly classified into a series hybrid system and a parallel hybrid system. In the series hybrid system, an engine drives an electric motor, and a motor drives a vehicle by generated electric power. In the parallel hybrid system, both the engine and the motor drive the wheels.

シリーズハイブリッドシステムの方は、構造が単純にでき、回生機能の効率も高くできるが、エンジンの出力が一旦電気エネルギーに変換されるため、変換に伴うエネルギー損失が避けられない。これに対して、パラレルハイブリッドシステムの方は、エンジンから車輪へのより効率的なエネルギーの伝達が可能であるが、エンジンとモータの強調動作や高効率運転制御が複雑で難しい。   The series hybrid system has a simpler structure and higher regenerative function efficiency, but the engine output is once converted into electrical energy, so energy loss due to the conversion is inevitable. On the other hand, the parallel hybrid system can transmit energy more efficiently from the engine to the wheels, but the emphasis operation of the engine and motor and high-efficiency operation control are complicated and difficult.

実用化されたハイブリッド自動車には、両者の特長を組み合わせた中間的なシステムが使用されている例もある。例えば、プリウスに使用されているTHS(トヨタハイブリッドシステム)では、エンジンの出力を動力分割機構を介して、直接車輪を駆動しつつ同時に発電機も回している。   Some hybrid vehicles that have been put to practical use use an intermediate system that combines the features of both. For example, in the THS (Toyota Hybrid System) used in the Prius, the generator is also rotated while driving the wheels directly with the output of the engine via the power split mechanism.

マルチ駆動モータは、ガソリンエンジンと電動モータの組み合わせではないが、全ての要素モータを駆動源として使う場合、パラレルハイブリッドシステムに類似する。しかし、要素モータは発電機としても使えるので、構成要素に注目するとシリーズハイブリッドシステムに類似する。
特願2006−156673号
A multi-drive motor is not a combination of a gasoline engine and an electric motor, but is similar to a parallel hybrid system when all element motors are used as drive sources. However, since the element motor can also be used as a generator, focusing on the components, it is similar to the series hybrid system.
Japanese Patent Application No. 2006-156673

しかしながら、従来のモータ用電源システムでは、上記のように、使用される装置の最大仕様の観点から電動モータが選定されるため、長時間にわたる通常動作でエネルギー変換効率又はエネルギー利用効率が低いという問題を有していた。   However, in the conventional motor power supply system, as described above, since the electric motor is selected from the viewpoint of the maximum specification of the device to be used, there is a problem that the energy conversion efficiency or the energy use efficiency is low in a normal operation for a long time. Had.

以上の現状に鑑み、本発明の目的は、従来の電動モータよりもエネルギー利用効率の向上が可能となるようにマルチ駆動モータを駆動できるマルチ駆動モータ用電源システムを提供する。   In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a power supply system for a multi-drive motor capable of driving the multi-drive motor so that the energy use efficiency can be improved as compared with the conventional electric motor.

上記の課題を解決すべく、本発明は以下の構成を提供する。
請求項1に係る発明は、電気エネルギーを蓄積する蓄電部と、複数の要素モータからなるマルチ駆動モータの各前記要素モータを一体にも独立にも制御可能な制御信号を生成するコントローラと、外部の一時電源から電力が入力され、前記コントローラが生成する制御信号に応じて、駆動する前記要素モータにモータ電流を流し、回生する前記要素モータからの回生電力を前記蓄電部に蓄積させるドライバと、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following configurations.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a power storage unit that stores electrical energy, a controller that generates a control signal capable of controlling each element motor of a multi-drive motor including a plurality of element motors integrally or independently, and an external In response to a control signal generated by the controller, the motor current is supplied to the element motor to be driven, and the regenerative power from the element motor to be regenerated is stored in the power storage unit. It is characterized by providing.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のマルチ駆動モータ用電源システムにおいて、前記要素モータからの回生電力が、前記ドライバ経由で前記蓄電部に蓄積されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the power supply system for a multi-drive motor according to the first aspect, regenerative power from the element motor is accumulated in the power storage unit via the driver.

請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のマルチ駆動モータ用電源システムにおいて、前記蓄電部の出力と前記ドライバの第1の入力端とを開閉可能に接続する開閉スイッチを備え、前記コントローラが前記開閉スイッチの開閉を制御する信号を生成して前記開閉スイッチに出力し前記開閉スイッチを開閉させ、前記ドライバの第2の入力端に外部の一時電源からの電力が供給されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the multi-drive motor power supply system according to the first or second aspect, an open / close switch that connects the output of the power storage unit and the first input terminal of the driver so as to be openable and closable. The controller generates a signal for controlling the opening / closing of the open / close switch, outputs the signal to the open / close switch to open / close the open / close switch, and power from an external temporary power supply is supplied to the second input terminal of the driver. It is characterized by that.

請求項1に係る発明によれば、電気エネルギーを蓄積する蓄電部と、複数の要素モータからなるマルチ駆動モータの各要素モータを一体にも独立にも制御可能な制御信号を生成するコントローラと、外部の一時電源から電力が入力され、コントローラが生成する制御信号に応じて、駆動する要素モータにモータ電流を流し、回生する要素モータからの回生電力を蓄電部に蓄積させるドライバと、を備えるため、従来の電動モータよりもエネルギー利用効率の向上が可能となるようにマルチ駆動モータを駆動できるマルチ駆動モータ用電源システムを実現することができる。   According to the first aspect of the present invention, a power storage unit that stores electrical energy, and a controller that generates a control signal capable of controlling each element motor of a multi-drive motor including a plurality of element motors integrally or independently; A driver that receives electric power from an external temporary power supply and causes a motor current to flow to the driving element motor in accordance with a control signal generated by the controller and accumulates regenerative power from the regenerating element motor in the power storage unit. Thus, it is possible to realize a multi-drive motor power supply system capable of driving the multi-drive motor so that the energy use efficiency can be improved as compared with the conventional electric motor.

請求項2に係る発明によれば、上記請求項1の効果に加えて、要素モータからの回生電力が、ドライバ経由で蓄電部に蓄積されるため、制御等の回路構成を簡易にすることができる。   According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the regenerative power from the element motor is accumulated in the power storage unit via the driver, so that the circuit configuration such as control can be simplified. it can.

請求項3に係る発明によれば、上記請求項1又は請求項2の効果に加えて、蓄電部の出力とドライバの第1の入力端とを開閉可能に接続する開閉スイッチを備え、コントローラが開閉スイッチの開閉を制御する信号を生成して開閉スイッチに出力し開閉スイッチを開閉させ、ドライバの第2の入力端に外部の一時電源からの電力が供給されることを特徴とするため、一次電源の最大仕様を低減することができる。   According to the invention of claim 3, in addition to the effect of claim 1 or claim 2, the controller includes an open / close switch that connects the output of the power storage unit and the first input terminal of the driver so as to be openable and closable. Since a signal for controlling opening / closing of the open / close switch is generated and output to the open / close switch to open / close the open / close switch, power from the external temporary power supply is supplied to the second input terminal of the driver. The maximum power supply specifications can be reduced.

以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明によるマルチ駆動モータ用電源システムの一実施例を模式的に示すブロック構成図である。マルチ駆動モータ用電源システム1は、所定の一次電源等から入力された電気エネルギーを蓄積する蓄電部11と、入力された電気エネルギーを要素モータM1〜M4に供給すると共に要素モータM1〜M4からの回生電力が入力されるドライバ12と、蓄電部11とドライバ12との開閉接続を行う開閉スイッチ13と、駆動状態等に応じて開閉スイッチ13の開閉を制御すると共にドライバ12を制御するコントローラ14と、を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings showing examples.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an embodiment of a power supply system for a multi-drive motor according to the present invention. The power supply system 1 for the multi-drive motor stores the electrical energy input from a predetermined primary power source or the like, supplies the input electrical energy to the element motors M1 to M4, and outputs from the element motors M1 to M4. A driver 12 to which regenerative power is input, an open / close switch 13 for performing open / close connection between the power storage unit 11 and the driver 12, a controller 14 for controlling the open / close of the open / close switch 13 and controlling the driver 12 according to a driving state, etc. .

ここで、図1には、このように構成することによって、マルチ駆動モータは、要素モータが相互に他の要素モータに従属して動くため、サーボ制御可能になっている。以下、マルチ駆動モータ用電源システムが自動車に適用される場合を例にとり説明する。   Here, in FIG. 1, the multi-drive motor can be servo controlled by the above configuration because the element motors move depending on each other element motor. Hereinafter, a case where the power supply system for a multi-drive motor is applied to an automobile will be described as an example.

蓄電部11は、入力側が一次電源に加えドライバ12とも接続され、ドライバ12を介して入力された回生電力をも蓄積するようになっている。ここで、一次電源は、例えば燃料電池等である。ただし、マルチ駆動モータ用電源システムが商用電源に接続可能な装置に使用される場合、マルチ駆動モータ用電源システムは、例えば、電圧調整、直流化、平滑化等を行う電源回路を内蔵し、商用電源とこの電源回路で一時電源をなすのでもよい。なお、上記の回生電力は、少なくとも1つの発電状態の要素モータM1〜M4からの電力をいう。   The power storage unit 11 is connected to the driver 12 in addition to the primary power source, and also stores regenerative power input via the driver 12. Here, the primary power source is, for example, a fuel cell. However, when the multi-drive motor power supply system is used in a device that can be connected to a commercial power supply, the multi-drive motor power supply system has a built-in power supply circuit that performs voltage adjustment, DC conversion, smoothing, etc. The power supply and this power supply circuit may be used as a temporary power supply. In addition, said regenerative electric power says the electric power from the element motor M1-M4 of at least 1 electric power generation state.

ドライバ12は、コントローラ14から出力された制御信号に応じてサーボ制御動作及び回生動作を行う。ここで、サーボ制御動作では、目標位置、目標速度、目標トルク等を指定する制御信号に応じて、該当する要素モータM1〜M4に駆動電流が出力される。サーボ制御におけるドライバの動作については公知であり、さらなる説明を省略する。   The driver 12 performs a servo control operation and a regenerative operation in accordance with the control signal output from the controller 14. Here, in the servo control operation, a drive current is output to the corresponding element motors M1 to M4 according to a control signal designating a target position, a target speed, a target torque, and the like. The operation of the driver in servo control is well known, and further description is omitted.

また、回生動作では、例えば所定の特徴的な回生動作信号が対象の要素モータM1〜M4用の制御信号としてコントローラ14から出力され、回生動作信号が設定された制御信号の要素モータM1〜M4からの回生電力が蓄電部11に供給されるようにドライバ12が動作する。例えば、ドライバ12と一時電源との接続経路を電気的に開、即ちOFFにし、対象の要素モータM1〜M4からの出力が蓄電部11に流れ込むようにドライバ12を制御する回生動作信号が、コントローラ14からドライバ12にさらに出力されるのでもよい。   In the regenerative operation, for example, a predetermined characteristic regenerative operation signal is output from the controller 14 as a control signal for the target element motors M1 to M4, and the regenerative operation signal is set from the element motors M1 to M4 of the control signal set. The driver 12 operates so that the regenerative power is supplied to the power storage unit 11. For example, the regenerative operation signal for controlling the driver 12 so that the connection path between the driver 12 and the temporary power supply is electrically opened, that is, turned off, and the outputs from the target element motors M1 to M4 flow into the power storage unit 11 is 14 may be further output to the driver 12.

開閉スイッチ13は、例えば電磁スイッチ、トランジスタ等からなり、コントローラ14から出力された電源制御信号に応答して開閉され、蓄電部11からの電力をドライバ12に付加的に供給可能となっている。これによって、始動時等の大きなトルクを要する場合、換言すれば大負荷時に、一次電源からの電力だけでは不足する電力を付加的に供給することが可能となる。その結果、一次電源に求められる最大電力供給能力の仕様を引き下げることが可能になる。   The open / close switch 13 is composed of, for example, an electromagnetic switch, a transistor, and the like, and is opened / closed in response to a power control signal output from the controller 14, and can additionally supply power from the power storage unit 11 to the driver 12. As a result, when a large torque is required at the time of starting or the like, in other words, at the time of a heavy load, it becomes possible to additionally supply power that is insufficient with only power from the primary power source. As a result, it is possible to reduce the specification of the maximum power supply capacity required for the primary power source.

コントローラ14には、図示しない外部の操作パネルからの操作信号、及び、例えば要素モータM1等の要素モータから位置情報が入力され、コントローラ14は、操作信号に応じたマルチ駆動モータの動作を実現すると共に、動作状態に応じた可能な回生を行う。そのために、コントローラ14は、操作信号及び位置情報に基づいてドライバ12及び開閉スイッチ13を制御する。   The controller 14 receives an operation signal from an external operation panel (not shown) and position information from an element motor such as the element motor M1, and the controller 14 realizes the operation of the multi-drive motor according to the operation signal. At the same time, possible regeneration is performed according to the operating state. For this purpose, the controller 14 controls the driver 12 and the open / close switch 13 based on the operation signal and the position information.

具体的には、コントローラ14は、例えば、操作信号として始動を指示する信号が入力された場合、開閉スイッチ13を接続状態に切り替える電源制御信号を開閉スイッチ13に出力し、例えば全ての要素モータM1〜M4にモータ電流を出力するように制御信号をドライバ12に出力する。このときの制御信号は、例えば、要素モータM1用に目標位置、目標速度、目標トルク等を指定し、他の要素モータM2〜M4に目標トルクを指定するものであってもよい。   Specifically, for example, when a start instruction signal is input as an operation signal, the controller 14 outputs a power control signal for switching the open / close switch 13 to a connected state to the open / close switch 13, for example, all the element motors M1. A control signal is output to the driver 12 so as to output the motor current to .about.M4. The control signal at this time may specify, for example, a target position, a target speed, a target torque, etc. for the element motor M1, and a target torque for the other element motors M2 to M4.

制御信号は、また、例えば位置情報に基づいて定常動作が検出されたとき、一部の所定の要素モータM1〜M4を発電に転用するように上記の回生動作信号を用いて制御するものであってもよい。転用されるモータは、定常動作に要するトルク及び位置情報の時系列に基づいて個数が決定され、さらに予め転用する順番が決められているのでもよい。制御信号は、また、例えば制動状態等で全ての要素モータM1〜M4を発電に転用するように制御するものであってもよい。   The control signal is also controlled using the above-described regenerative operation signal so that some predetermined element motors M1 to M4 are diverted to power generation when, for example, a steady operation is detected based on position information. May be. The number of diverted motors may be determined based on the time series of torque and position information required for steady operation, and the diversion order may be determined in advance. The control signal may also be a signal that controls all the element motors M1 to M4 to be used for power generation in a braking state, for example.

なお、要素モータM1用に目標位置、目標速度、目標トルク等を指定するサーボ制御は、直近の位置情報のみに基づいて制御が行われるものに限定されず、過去数ステップにわたる位置情報を利用するものであってもよい。これによって、目標位置、目標速度、目標トルク等の目標値を高精度に決定でき、好ましい。   The servo control for designating the target position, target speed, target torque and the like for the element motor M1 is not limited to the control that is performed based only on the latest position information, but uses position information over the past several steps. It may be a thing. Thereby, target values such as the target position, target speed, target torque and the like can be determined with high accuracy, which is preferable.

図2は、1台のモータで駆動される装置におけるモータの稼動数についての比較例を示す図であり、(a)が本発明に関し、(b)が従来技術に関する。図2に示すように、マルチ駆動モータを用いる場合、例えば始動時等の大トルクを要する場合に要素モータを最大数まで使用でき、大トルクを要しない状態では駆動用の要素モータ数を低減して駆動に必要でなくなった要素モータを回生に使用でき、さらに、制動状態では全ての要素モータを回生に使用することができる。全ての要素モータを回生に使用することによって、制動能力を向上させることができ、好ましい。   FIG. 2 is a diagram showing a comparative example of the number of operating motors in an apparatus driven by one motor, where (a) relates to the present invention and (b) relates to the prior art. As shown in FIG. 2, when a multi-drive motor is used, the maximum number of element motors can be used when a large torque is required, for example, at the start, and the number of element motors for driving is reduced when a large torque is not required. Thus, element motors that are no longer necessary for driving can be used for regeneration, and all element motors can be used for regeneration in a braking state. By using all the element motors for regeneration, the braking ability can be improved, which is preferable.

本実施例は要素モータ数が4個についてのものであるが、要素モータ数が多いほど、発電と回生との間で要素モータ数を段階的に変更することができ、より連続的な出力の移行及び大きな回生制動を得ることが可能となる。ここで、要素モータは入手容易かつ安価なものが使用でき、要素モータ数を増やすことはマルチ駆動モータへの経済的に大きな不利益とはならない。   In this embodiment, the number of element motors is about four. However, as the number of element motors increases, the number of element motors can be changed in stages between power generation and regeneration, resulting in a more continuous output. Transition and large regenerative braking can be obtained. Here, element motors that are easily available and inexpensive can be used, and increasing the number of element motors does not cause a large economic disadvantage to a multi-drive motor.

従来のモータ駆動電源を用いた場合、最大仕様の観点で選ばれた電動モータを通常動作状態で長時間駆動することとなっていたため、一般に、エネルギー利用効率が低下していた。しかしながら、本発明によれば、上記のように構成されることによって、駆動又は回生に使用する要素モータ数が変更可能であるため、エネルギー利用効率のさらなる向上が可能となる。加えて、通常動作状態でエネルギー利用効率の高い要素モータをマルチ駆動モータ用に選択し、要素モータ数を調節して最大仕様を満たすことによって、さらにエネルギー利用効率の向上が可能となる。ここで、マルチ駆動モータは、高速、高トルク、低バックラッシュ、大容量等の特性を同時に実現しうるモータであると共に、大開口を容易に形成でき、自動車、搬送ロボット等の分野でその利用が特に期待されているものである。本発明によって、マルチ駆動モータの適用範囲が大幅に拡大可能となる。   When a conventional motor drive power supply is used, the electric motor selected from the viewpoint of the maximum specification is to be driven in a normal operation state for a long time, so that energy utilization efficiency is generally lowered. However, according to the present invention, since the number of element motors used for driving or regeneration can be changed by the configuration as described above, it is possible to further improve the energy utilization efficiency. In addition, it is possible to further improve the energy utilization efficiency by selecting an element motor with high energy utilization efficiency in the normal operation state for the multi-drive motor and adjusting the number of element motors to satisfy the maximum specification. Here, the multi-drive motor is a motor that can simultaneously realize characteristics such as high speed, high torque, low backlash and large capacity, and can easily form a large opening, and is used in the fields of automobiles, transfer robots, etc. Is particularly expected. The scope of application of the multi-drive motor can be greatly expanded by the present invention.

なお、コントローラ14は、例えば、CPU(Central Processing Unit)と内蔵されたプログラムとして構成されるのでもよい。また、コントローラ14は、不図示のタッチパネル等の外部の操作手段から動作等に関する操作信号が入力され、入力された操作信号を処理するマンマシーンインタフェースとして機能し、制御信号がこの操作信号に基づいて要素モータM1〜M4を制御するように生成され、動作状態等に関する所定の情報を操作手段に出力して表示させるのでもよい。   The controller 14 may be configured as, for example, a CPU (Central Processing Unit) and a built-in program. Further, the controller 14 receives an operation signal related to an operation or the like from an external operation means such as a touch panel (not shown), and functions as a man-machine interface that processes the input operation signal. The control signal is based on the operation signal. It may be generated so as to control the element motors M1 to M4, and predetermined information regarding the operation state or the like may be output to the operation means and displayed.

したがって、上記の開閉スイッチ13の切り替え制御処理、要素モータから入力された位置情報の処理は、ソフトウェアでコードとして実現される方が、本発明によるマルチ駆動モータ用電源システムの汎用性を高めることができ、好ましい。また、駆動と発電又は回生との間の切り替えのアルゴリズムに関しては、ハイブリッド自動車等で実用化された既知の手法を転用することができる。   Therefore, the switching control processing of the opening / closing switch 13 and the processing of the position information input from the element motor can improve the versatility of the power supply system for a multi-drive motor according to the present invention if it is realized as a code by software. It is possible and preferable. In addition, as an algorithm for switching between driving and power generation or regeneration, a known method that has been put into practical use in a hybrid vehicle or the like can be diverted.

上記のように構成することによって、全要素モータを駆動させることによって最大速度及び最大トルクを達成できると共に、一部の要素モータだけで必要なトルクを実現できるときは他の要素モータを発電又は回生に転用することによって、エネルギー利用効率を高めることが可能となり、もって、環境問題、省エネルギー等の問題に貢献可能である。   By configuring as described above, the maximum speed and the maximum torque can be achieved by driving all the element motors, and when the necessary torque can be achieved only with some of the element motors, other element motors can generate or regenerate. By diverting it to, it becomes possible to increase the energy utilization efficiency and thus contribute to environmental problems, energy savings and other problems.

本発明によるマルチ駆動モータ用電源システムの一実施例を模式的に示すブロック構成図である。1 is a block configuration diagram schematically showing an embodiment of a power supply system for a multi-drive motor according to the present invention. 1台のモータで駆動される装置におけるモータの稼動数についての比較例を示す図であり、(a)が本発明に関し、(b)が従来技術に関する。It is a figure which shows the comparative example about the operation number of the motor in the apparatus driven with one motor, (a) is related with this invention, (b) is related with a prior art. 自動車の運転に要するトルクと回転速度を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the torque and rotational speed which are required for the driving | operation of a motor vehicle.

符号の説明Explanation of symbols

1 マルチ駆動モータ用電源システム
11 蓄電部
12 ドライバ
13 開閉スイッチ
14 コントローラ
M1〜M4 要素モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply system for multi-drive motors 11 Power storage unit 12 Driver 13 Open / close switch 14 Controller M1-M4 Element motor

Claims (3)

電気エネルギーを蓄積する蓄電部と、
複数の要素モータからなるマルチ駆動モータの各前記要素モータを一体にも独立にも制御可能な制御信号を生成するコントローラと、
外部の一時電源から電力が入力され、前記コントローラが生成する制御信号に応じて、駆動する前記要素モータにモータ電流を流し、回生する前記要素モータからの回生電力を前記蓄電部に蓄積させるドライバと、を備えることを特徴とするマルチ駆動モータ用電源システム。
A power storage unit for storing electrical energy;
A controller that generates a control signal capable of controlling each element motor of a multi-drive motor including a plurality of element motors integrally or independently;
A driver that receives electric power from an external temporary power supply, causes a motor current to flow through the element motor to be driven in accordance with a control signal generated by the controller, and accumulates regenerative electric power from the element motor to be regenerated in the power storage unit; A power supply system for a multi-drive motor, comprising:
前記要素モータからの回生電力が、前記ドライバ経由で前記蓄電部に蓄積されることを特徴とする請求項1に記載のマルチ駆動モータ用電源システム。   The power supply system for a multi-drive motor according to claim 1, wherein regenerative power from the element motor is accumulated in the power storage unit via the driver. 前記蓄電部の出力と前記ドライバの第1の入力端とを開閉可能に接続する開閉スイッチを備え、前記コントローラが前記開閉スイッチの開閉を制御する信号を生成して前記開閉スイッチに出力し前記開閉スイッチを開閉させ、前記ドライバの第2の入力端に外部の一時電源からの電力が供給されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のマルチ駆動モータ用電源システム。   An open / close switch that connects the output of the power storage unit and the first input terminal of the driver so as to be openable / closable, and the controller generates a signal for controlling the open / close of the open / close switch and outputs the signal to the open / close switch; 3. The power supply system for a multi-drive motor according to claim 1, wherein the switch is opened and closed, and electric power from an external temporary power supply is supplied to the second input terminal of the driver.
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