JP2004208409A - Power controller for vehicle - Google Patents

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JP2004208409A
JP2004208409A JP2002374325A JP2002374325A JP2004208409A JP 2004208409 A JP2004208409 A JP 2004208409A JP 2002374325 A JP2002374325 A JP 2002374325A JP 2002374325 A JP2002374325 A JP 2002374325A JP 2004208409 A JP2004208409 A JP 2004208409A
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power
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voltage
rotating machine
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Koji Okamoto
Kenji Saka
賢二 坂
幸司 岡本
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Denso Corp
株式会社デンソー
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power controller for a vehicle capable of reducing a loss while corresponding well to various operation modes required by various travel motors.
SOLUTION: After the voltage of a battery 5 is boosted with a DC-DC converter circuit 4, it is converted into an AC voltage with an inverter circuit 3 for driving a travel motor 2. A controller 7 lowers a step-up ratio at low-power driving based on the power consumption of the travel motor 2. Thus, a circuit loss is reduced.
COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は車両用動力制御装置に関し、特に、走行用回転電機を駆動する昇圧型双方向直交変換回路を有する車両用動力制御装置に関する。 The present invention relates to a power control device for a vehicle, in particular, it relates to a power control device for a vehicle having a boost bidirectional orthogonal transform circuit for driving the travel rotary electric machine.
【0002】 [0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】 A conventional technology and to be Solved by the Invention
従来のハイブリッド車や燃料電池車用では、エンジン始動やトルクアシストや回生制動などを行う回転電機(以下、走行用回転電機ともいう)が用いられる。 In a conventional hybrid vehicles and fuel cell vehicles, engine start and torque assist and regenerative braking rotary electric machine or the like is performed (hereinafter, also referred to as traveling electric rotating machine) is used. この種の走行用回転電機としては構造が簡単で耐久性に優れ、損失が少ない交流回転電機特に同期機を用いるのが通常である。 Structure The traveling electric rotating machine of this type is excellent in simple and durable to use low loss AC rotary electric machine especially a synchronous machine usually.
【0003】 [0003]
バッテリや燃料電池などの直流電源により交流回転電機特に同期機を駆動するためには、直流電源と同期機(すなわち走行用回転電機)との間に直交変換回路を介在させる必要があることは周知事項である。 To drive an AC rotating electric machine, especially a synchronous machine by the DC power supply such as a battery or a fuel cell, well-known orthogonal transform circuit it is necessary to interpose between the DC power source and the synchronous machine (i.e. traveling electric rotating machine) it is a matter.
【0004】 [0004]
直交変換回路の一例として、下記の特許文献1、2は直流電源の電圧を昇圧した後、交流電圧に変換する昇圧型直交変換回路を提案している。 As an example of the orthogonal transform circuit, Patent Documents 1 and 2 below after boosting the voltage of the DC power source, proposes a step-orthogonal conversion circuit for converting an AC voltage. この昇圧型直交変換回路は、直流電源の電圧を昇圧する昇圧型双方向DC−DCコンバータ回路(以下、単にDC−DCコンバータ回路ともいう)と、このDC−DCコンバータ回路により昇圧された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路とにより構成される。 This step-orthogonal conversion circuit, a step-up bi-directional DC-DC converter circuit for boosting the voltage of the DC power source (hereinafter, simply referred to as DC-DC converter circuit) and, boosted DC voltage by the DC-DC converter circuit It constituted by an inverter circuit for converting the AC voltage. この昇圧型直交変換回路を用いれば、直流電源よりも高圧、小電流で走行用回転電機を駆動することができるため、回転電機の小型化を期待できる。 With this step-orthogonal transform circuit, a higher pressure than the DC power source, it is possible to drive the rotating electric machine for running a small current, it can be expected the size of the rotary electric machine.
【0005】 [0005]
更に詳しく説明すると、特許文献1では、昇圧型DC−DCコンバータ回路の昇圧比は一定とされており、走行用回転電機が消費する負荷電力の調整はPWM制御されるインバータ回路のデューティ比を制御してなされていた。 In more detail, in Patent Document 1, the step-up ratio of the step-up DC-DC converter circuit is constant, the adjustment of the load power running electric rotating machine consumes controls the duty ratio of the inverter circuit is PWM-controlled It had been made in. また、特許文献2は、走行用回転電機又は内燃機関の回転数が所定値以下となる場合に昇圧型DC−DCコンバータ回路を運転を停止する(昇圧比を1に減らす)ことを提案している。 Further, Patent Document 2 (reduce the boost ratio to 1) the rotational speed of the running rotary electric machine or the internal combustion engine stops driving the step-up DC-DC converter circuit when a predetermined value or less proposes there.
【0006】 [0006]
なお、上記した走行用回転電機及び昇圧型直交変換回路を用いる車両用動力装置では、車両制動時時に走行用回転電機を発電駆動させて回生電力を直流電源に回収するのが一般的であり、この場合、DC−DCコンバータ回路及びインバータ回路は双方向電力移動可能に構成されるのが通常である。 In the power unit for a vehicle using a traveling electric rotating machine and step-orthogonal transform circuit described above, it is common to recover the regenerative power to the DC power source to travel rotary electric machine at the time of vehicle braking is power driven, in this case, DC-DC converter circuit and the inverter circuit is usually being configured to be bidirectional power transfer.
【0007】 [0007]
【特許文献1】特開2001−271729号公報【特許文献2】特開2002−171606号公報【0008】 [Patent Document 1] Japanese 2001-271729 Publication No. Patent Document 2] JP 2002-171606 [0008]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、車両の走行には、以下に示すような多数の走行状態があり、これらの走行状態に応じて走行用回転電機は多数の動作モードをもつ。 However, the travel of the vehicle, there are a number of running state as shown below, running electric rotating machine according to these running state has a number of operating modes. たとえば、通常走行時や高速巡航時においては走行動力を発生する走行用回転電機は高速低トルクで電動動作し、坂道登坂時やエンジン始動時や交差点発進時では低速大トルクで電動動作し、坂道降板時や制動時には回生制動動作する。 For example, the traveling electric rotating machine that generates driving force at the time of normal driving or high-speed cruising is electric operating at high speed low torque, and electric operating at low-speed large torque at the time of climbing time or when starting the engine and intersections starting, hill to operate regenerative braking at the time of step down or when braking.
【0009】 [0009]
すなわち、走行用回転電機が必要とする負荷電力の発生状態からみれば、大電動電力発生状態からほとんど0に近い小電動電力発生状態、さらには電流の流れが反対となる発電電力発生状態まで広範囲に変動する。 That is, when viewed from the generation state of the load power running electric rotating machine requires a large electric power generation state small electric power generator state close almost to zero from more extensively to generated power generation state in which the current flow is opposite It varies. また、走行用回転電機の回転数からみれば、高速回転状態からほとんど0に近い低速回転状態まで広範囲に変化する。 Further, when viewed from the rotational speed of the travel rotary electric machine, to low rotation state vary widely almost close to 0 from the high speed rotation state. つまり、走行用回転電機特有の必要条件として、このような回転数及び電力の大幅な変動に対応する必要がある点が挙げられる。 That is, as the driving electric rotating machine specific requirements include that there is a need to accommodate substantial variations in such speed and power.
【0010】 [0010]
しかるに、上記した特許文献1記載の昇圧型直交変換回路では、このような走行用回転電機のトルク(電流)及び回転数の大幅な変更にかかわらずDC−DCコンバータ回路の昇圧比が常に一定であるために、インバータ回路でのスイッチング電圧が常に大きな値になりインバータ回路のスイッチング損失がモータの発生動力に対して相対的に増大し、低効率運転を余儀なくされてしまうという問題があった。 However, in the step-up orthogonal transform circuit described in Patent Document 1 mentioned above, the step-up ratio of the DC-DC converter circuit regardless Significant changes such torque of the travel rotary electric machine (current) and the rotational speed is always constant for some, the switching loss of the inverter circuit is always a large value switching voltage in the inverter circuit is relatively increased with respect to generation power of the motor, there is a problem that is forced to the low-efficiency operation.
【0011】 [0011]
これに対して、上記した特許文献2記載の昇圧型直交変換回路では、走行用回転電機又は内燃機関の回転数が所定値以下である状態(以下、低速状態という)において昇圧型DC−DCコンバータ回路の運転を停止するので、上記低速状態における昇圧型DC−DCコンバータ回路のスイッチング損失を0とすることができる。 In contrast, in the step-up orthogonal transform circuit described in Patent Document 2 mentioned above, when the rotational velocity of the traveling electric rotating machine or the internal combustion engine is equal to or less than a predetermined value (hereinafter, referred to as a low speed) the step-up DC-DC converter in since stopping the operation of the circuit, the switching loss of a step-up DC-DC converter circuit in the low-speed state can be zero.
【0012】 [0012]
しかしながら、既述したように走行用回転電機は、坂道登坂時やエンジン始動時や交差点発進時など、低速大トルクで運転される場合があり、特許文献2が記載するようにこのような低回転数状態において昇圧型DC−DCコンバータ回路の作動を停止してしまうと、インバータ回路に印加される直流電圧が低下してしまい、その結果として走行用回転電機に流れる電流が減少して必要なトルクを発生できないという問題があった。 However, travel rotary electric machine as described above, such as when climbing time or when starting the engine and intersections start, may be operated at a low-speed large torque, such a low rotation as described Patent Document 2 When thus stopping the operation of the step-up DC-DC converter circuit in several states, will be a DC voltage applied to the inverter circuit is reduced, the required torque and the current flowing through the driving electric rotating machine is reduced as a result there is a problem that can not generate.
【0013】 [0013]
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、走行用回転電機の種々が必要とする種々の動作モードに良好に対応しつつ損失低減が可能な車両用動力制御装置を提供することをその目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, its possible to provide a vehicle power control device capable of reducing loss satisfactorily while various operating modes that require different travel rotary electric machine it is an object.
【0014】 [0014]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
第一発明の車両用動力制御装置は、車両に搭載されて走行動力を発生及び回収する交流駆動の走行用回転電機と、直流電源と前記走行用回転電機との間の双方向の電力移動を行う双方向直交変換回路と、車両の運転操作に応じて前記双方向直交変換回路を制御して前記電力移動を制御する制御装置とを備え、前記双方向直交変換回路は、前記走行用回転電機に交流電圧を印加して前記走行用回転電機を駆動するインバータ回路と、前記直流電源からの印加電圧を所定の電圧に昇圧して前記インバータ回路に印加するDC−DCコンバータ回路とを有する車両用動力制御装置において、 Vehicular power control device of the first invention, a traveling electric rotating machine of the AC drive to generate and recover the running power is mounted on a vehicle, a bidirectional power transfer between the DC power supply and the traveling electric rotating machine a bidirectional orthogonal transform circuit which performs, by controlling the bidirectional orthogonal transform circuit in accordance with the driving operation of the vehicle and a control device for controlling the power movement, the bidirectional orthogonal transform circuit, the travel rotary electric machine for a vehicle having an inverter circuit for driving the traveling electric rotating machine by applying an AC voltage and a DC-DC converter circuit boosts the voltage applied from the DC power supply to a predetermined voltage applied to the inverter circuit A power control device,
前記制御装置は、入力されるか又は演算した前記走行用回転電機の消費電力量に関連する情報に基づいて、昇圧電圧を設定することを特徴としている。 Wherein the control device, on the basis of the information related to the power consumption of or computed the traveling electric rotating machine is inputted, is characterized by setting the boost voltage. これにより、走行用回転電機の種々の動作モードに良好に対応しつつ損失低減が可能な車両用動力制御装置を実現することができる。 Thus, it is possible to implement various operation modes better correspond to vehicular power control device capable of reducing loss while the traveling electric rotating machine.
【0015】 [0015]
すなわち、この発明によれば、走行用回転電機を小トルク駆動する際に、DC−DCコンバータ回路の昇圧比を低下させ、昇圧比の低下はインバータ回路の電源電圧の低下をもたらすが、この電源電圧の低下によるモータ電流の減少はインバータ回路のPWMデューティ比の増大により補償されるためモータ動作に問題は生じない。 That is, according to the present invention, the traveling electric rotating machine when the small torque driver reduces the boosting ratio of the DC-DC converter circuit, although reduction of the step-up ratio results in a decrease of the power supply voltage of the inverter circuit, the power supply reduction of the motor current according to the voltage drop is no problem in motor operation to be compensated by increasing the PWM duty ratio of the inverter circuit.
【0016】 [0016]
インバータ回路へ供給される電源電圧の低下により、インバータ回路内の電力スイッチング素子がスイッチングする際に発生するスイッチング損失の低減を実現する事ができる。 The reduction of the power supply voltage supplied to the inverter circuit, power switching elements in the inverter circuit can be realized to reduce the switching loss that occurs when switching.
【0017】 [0017]
好適な態様において、前記制御装置は、前記情報として入力されるアクセル踏み量に基づいて現在より前記走行用回転電機の消費電力が減少すると判定した場合に、現在の昇圧電圧より低い昇圧電圧に設定する。 In a preferred embodiment, the control device, if it is determined that the power consumption of the driving rotary electric machine is reduced from the current based on the accelerator depression amount input as the information, set at a lower boost voltage than the current of the boost voltage to.
【0018】 [0018]
加速時や坂道登坂時や発進時など大トルクが要求される場合にはアクセル踏み量が大きくなるので、アクセル踏み量が大きい場合に昇圧によりインバータ回路の出力電流を増大して走行用回転電機の出力トルクを十分に確保することができるうえ、アクセル踏み量が小さい場合にはすなわち必要電流が小さい場合にはDC−DCコンバータ回路の出力電圧を低くしてインバータ回路の損失を低減することができる。 Since the amount of stepping the accelerator is increased if such during acceleration or climbing time and starting a large torque is required, the travel rotary electric machine to increase the output current of the inverter circuit by the step-up when the amount of stepping the accelerator is large after which it is possible to sufficiently ensure the output torque, it is possible to reduce the loss of the inverter circuit to lower the output voltage of the DC-DC converter circuit when ie required current is small when the amount of stepping the accelerator is small . このようにすれば簡単な回路構成により、小トルク運転時の損失を低減することができる。 A simple circuit configuration so doing, it is possible to reduce the loss at the time of a small torque operation.
【0019】 [0019]
好適な態様において、前記制御装置は、入力されるか演算した前記走行用回転電機の消費電力に関連する情報に基づいて、現在より前記走行用回転電機の消費電力が減少する場合に、DC−DCコンバータ回路の停止による電流の減少を前記インバータ回路のPWMデューティ比の増大で補償できる範囲内で前記DC−DCコンバータ回路を停止させる。 In a preferred embodiment, the control device, on the basis of the information related to the power consumption of the travel rotary electric machine is calculated or is inputted, when the power consumption of the travel rotary electric machine than the current decreases, DC- the reduction in current due to stop of the DC converter circuit stops the DC-DC converter circuit in a range that can be compensated by increasing the PWM duty ratio of the inverter circuit. このようにすれば、小トルク運転時の損失を最小とすることができる。 In this way, it is possible to minimize the loss at the time of a small torque operation.
【0020】 [0020]
好適な態様において、前記制御装置は、現在より大きな前記走行用回転電機の消費電力の発生が要求されない場合であっても、前記走行用回転電機の回転数が所定値以上の場合には前記回転数が前記所定値未満の場合に比較して前記昇圧比を増加する。 In a preferred embodiment, the control device, the rotation in the case even if the occurrence of the power consumption of large the running electric rotating machine than the current is not required, the rotation speed of the traveling electric rotating machine is equal to or higher than the predetermined value the number increases the boost ratio in comparison with the case of less than the predetermined value.
【0021】 [0021]
この構成によれば、高速走行時など走行用回転電機の回転数が非常に高く、走行用回転電機の逆起電力が大きい場合に昇圧比の低下を抑止するので、必要な電流を走行用回転電機に流して要求トルクを発生することができる。 According to this arrangement, the rotation speed of the travel rotary electric machine such as a high-speed running is very high, so to suppress the reduction of the step-up ratio when the counter electromotive force of the driving rotary electric machine is large, rotation driving the required current it is possible to generate a required torque by flowing the electric.
好適な態様において、前記制御装置は、入力される要求トルク値及び要求回転数値に関連するデータを、あらかじめ記憶する前記データと前記双方向直交変換回路の昇圧比及び前記双方向直交変換回路の効率と前記走行用回転電機の効率と前記DC−DCコンバータ回路の効率との関係に代入して、全体の効率が最良となるようにが少なくなるよう前記昇圧比を決定する。 In a preferred embodiment, the control device, the data associated with the requested torque value and the required speed value is input, the efficiency of the step-up ratio and the bidirectional orthogonal transform circuit of the data and the bidirectional orthogonal transform circuit for storing in advance the efficiency of the traveling electric rotating machine and by substituting the relationship between the efficiency of the DC-DC converter circuit, determines the step-up ratio to as overall efficiency is optimized decreases with. なお、ここで言う全体の効率とは、双方向直交変換回路の効率と走行用回転電機の効率との積、又はそれに更に他の効率を掛けたものを意味する者とする。 Note that the overall efficiency here, be a person means multiplied yet another efficiency product, or in the efficiency of the efficiency and the traveling electric rotating machine of the bidirectional orthogonal transform circuit.
【0022】 [0022]
つまり、この発明では、入力されるトルク、回転数においてシステム全体の損失が最小となるように昇圧比を決定する。 That is, in the present invention, torque input, the overall system loss determines the boosting ratio so as to minimize the rotation speed. この時、昇圧比の減少はそれを補償するインバータ回路のデューティ比(平均デューティ比)の増大が可能な範囲で行われる。 In this case, reduction of the step-up ratio is performed in the range increases capable of the duty ratio of the inverter circuit to compensate it (average duty ratio). このようにすればシステム全体の損失低減により高効率の走行用回転電機の制御が可能となる。 Thus control of the travel rotary electric machine with high efficiency becomes possible by loss reduction of the entire system?
【0023】 [0023]
第二発明の車両用動力制御装置は、車両に搭載されて走行動力を発生及び回収する交流駆動の走行用回転電機と、直流電源と前記走行用回転電機との間の双方向の電力移動を行う双方向直交変換回路と、車両の運転操作に応じて前記双方向直交変換回路を制御して前記電力移動を制御する制御装置とを備え、前記双方向直交変換回路は、前記走行用回転電機に交流電圧を印加して前記走行用回転電機を駆動するインバータ回路と、前記直流電源からの印加電圧を昇圧して前記インバータ回路に印加するDC−DCコンバータ回路とを有する車両用動力制御装置において、 Vehicular power control device of the second invention, a driving electric rotating machine of the AC drive to generate and recover the running power is mounted on a vehicle, a bidirectional power transfer between the DC power supply and the traveling electric rotating machine a bidirectional orthogonal transform circuit which performs, by controlling the bidirectional orthogonal transform circuit in accordance with the driving operation of the vehicle and a control device for controlling the power movement, the bidirectional orthogonal transform circuit, the travel rotary electric machine an inverter circuit for driving the traveling electric rotating machine by applying an AC voltage to the power plant control system for a vehicle having a DC-DC converter circuit to be applied to the inverter circuit boosts the voltage applied from the DC power supply ,
前記双方向直交変換回路は、単一の前記DC−DCコンバータ回路から給電されて異なる前記走行用回転電機に個別に交流電圧を印加する複数の前記インバータ回路を有し、前記制御装置は、前記各走行用回転電機ごとの消費電力量に関する情報の比較により、最も高い必要電圧に応じて前記DC−DCコンバータ回路の昇圧比を決定することを特徴としている。 The bidirectional orthogonal transform circuit has a plurality of said inverter circuit applying the individual alternating voltage to the driving electric rotating machine which differs is powered from a single of said DC-DC converter circuit, wherein the control device, wherein comparison of the information related to the power consumption amount for each travel rotary electric machine is characterized by determining the step-up ratio of the DC-DC converter circuit according to the highest needed voltage.
【0024】 [0024]
すなわち、この発明は、たとえば2つの走行用回転電機を異なるインバータ回路により個別に駆動制御する場合に適用される。 That is, the present invention is applied to a case of controlling individually driven by different inverter circuits two traveling electric rotating machine, for example. 本発明によれば、各インバータ回路を共通のDC−DCコンバータ回路から給電するので回路構成を簡素化できるうえ、最も必要電圧が大きいモータに合わせて昇圧電圧を設定するので、モータのトルク不足を招くことなく、直交変換回路の損失低減を実現することができる。 According to the present invention, terms of simplifying the circuit configuration because feeding each inverter circuit from a common DC-DC converter circuit, since the set up voltage according to the motor most needed voltage is large, the torque shortage of the motor without incurring, it is possible to realize a loss reduction of the orthogonal transform circuit.
【0025】 [0025]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明の本発明の車両用動力制御装置の好適な態様を以下の実施例により説明する。 The preferred embodiment of the vehicular power control device of the present invention of the present invention will be described by the following examples.
【0026】 [0026]
(全体構成) (overall structure)
図1はこの実施例の車両用動力制御装置を用いるハイブリッド車の一例を示すブロック回路図である。 Figure 1 is a block circuit diagram showing an example of a hybrid vehicle using a vehicle power control system of this embodiment.
【0027】 [0027]
1はエンジン、2は三相同期機からなる発電電動機(本発明でいう走行用回転電機)、3はインバータ回路、4はDC−DCコンバータ回路、5はバッテリ、6は平滑用のコンデンサ、7はコントローラ(本発明で言う制御装置)、8は回転角センサ、9は電流センサである。 1 engine, 2 is the generator motor comprising a three-phase synchronous machine (traveling electric rotating machine of the present invention), 3 denotes an inverter circuit, the DC-DC converter circuit 4, 5 batteries, capacitors for smoothing 6, 7 the controller (control apparatus in the present invention), the rotation angle sensor 8, 9 is a current sensor.
【0028】 [0028]
エンジン1は発電電動機2と直結されるとともに図示しないギヤ装置などを通じて図示しない車輪を駆動している。 Engine 1 is driving the wheels (not shown) such as through a gear device (not shown) while being directly connected to the generator motor 2. なお、ハイブリッド車における発電電動機2とエンジン1との接続形態は上記の他、種々知られており、上記形態に限定されないことはもちろんである。 The connection form of the generator motor 2 and the engine 1 in the hybrid vehicle in addition to the above, various known and it is not limited to the above embodiment, of course. また、この実施例では走行動力を発電電動機2とエンジン1とで発生するハイブリッド車への本発明の適用を説明するが、電気自動車や燃料電池車などエンジンを搭載せず、すべての走行動力を発電電動機2のみで発生することも可能である。 Although describing the application of the present invention to a hybrid vehicle that occurs in the running power and the generator motor 2 and the engine 1 in this embodiment, without mounting the engine, such as electric vehicles and fuel cell vehicles, all running power it is also possible to generate only the generator motor 2.
【0029】 [0029]
発電電動機2は、インバータ回路3とDC−DCコンバータ回路4とからなる双方向直交変換回路を介してバッテリ5と電力授受している。 Generator motor 2 is in the battery 5 and the power exchange through the bidirectional orthogonal transform circuit consisting of the inverter circuit 3 and the DC-DC converter circuit 4. 発電電動機2として用いる同期機としては各種の形式が公知であるが、いずれの形式でもよく、更には交流回転電機として一種としての誘導機を採用してもよい。 As the synchronous machine used as a generator motor 2 various forms are known, it may be of any form, further may employ induction machine as a sort as the AC rotary electric machine.
【0030】 [0030]
更に説明すると、バッテリ5の電圧はDC−DCコンバータ回路4により所定の昇圧比にて昇圧された後、インバータ回路3に直流電源電圧として印加され、インバータ回路3は三相交流電圧を形成して発電電動機2のステータコイルに印加する。 In more detail, after the voltage of the battery 5 is boosted by a predetermined step-up ratio by the DC-DC converter circuit 4, is applied as a DC power supply voltage to the inverter circuit 3, the inverter circuit 3 to form a three-phase AC voltage It applied to the stator coil of the generator motor 2. インバータ回路3は各アームがIGBTとダイオードとを並列接続してなり通常の三相インバータ回路であり、周知であるためこれ以上の説明は省略する。 Omitted inverter circuit 3 is a conventional three-phase inverter circuit becomes each arm is connected in parallel with IGBT and diode, the further description because it is well known. DC−DCコンバータ回路4は、インバータ回路を構成する上アーム側IGBT41、それと逆並列接続されたダイオードD1、下アーム側IGBT42、それと逆並列接続されたダイオードD2、及び、リアクトル43からなる。 DC-DC converter circuit 4, arm IGBT41 on constituting the inverter circuit, the same anti-parallel connected diodes D1, lower-arm IGBT 42, the same anti-parallel connected diodes D2 and consists reactor 43. この種のチョッッパ型DC−DCコンバータ回路は周知であり、詳細説明は省略する。 Chopppa DC-DC converter circuit of this type are well known, detailed description thereof will be omitted. なお、DC−DCコンバータ回路4として、図1に示すチョッッパ型DC−DCコンバータ回路の代わりに、たとえば上アーム側IGBT41を省略したものなど各種形式のチョッッパ型DC−DCコンバータ回路を採用することができる。 As DC-DC converter circuit 4, instead of Chopppa DC-DC converter circuit shown in FIG. 1, be adopted Chopppa DC-DC converter circuit of various formats such as those omitted upper arm IGBT41 e.g. it can. その他、DC−DCコンバータ回路4として、単相インバータ回路と昇圧トランスと整流回路とによりトランス昇圧型のDC−DCコンバータ回路を採用してもよい。 As other DC-DC converter circuit 4, by a single-phase inverter circuit and the step-up transformer and the rectifier circuit may employ a DC-DC converter circuit of the transformer step-up.
【0031】 [0031]
平滑用のコンデンサ6は、DC−DCコンバータ回路4の出力電圧を平滑してインバータ回路3に電源電圧として給電する。 Capacitor 6 for smoothing is to smooth the output voltage of the DC-DC converter circuit 4 for feeding a supply voltage to the inverter circuit 3.
【0032】 [0032]
この実施例において、コントローラ7には、ブレーキペダルの踏み量(ブレーキ信号)、アクセルペダルの踏み量(アクセル信号)などが入力される。 In this embodiment, the controller 7, the amount stepping of the brake pedal (brake signal), and the amount depression of an accelerator pedal (accelerator signal) is input. また、回転角センサ8はモータ2の回転角を、電流センサ9は三相モータ電流をコントローラ7に入力する。 The rotation angle sensor 8 is a rotation angle of the motor 2, current sensor 9 inputs the three-phase motor current to the controller 7.
【0033】 [0033]
コントローラ7によるインバータ回路3の制御としては、通常採用される電流フィードバック制御方式の他、オープン制御方式を採用してもよい。 The control of the inverter circuit 3 by the controller 7, another current feedback control scheme that is usually employed, may be adopted an open control system. 具体的に説明すれば、電流センサ9が検出した三相交流電流と、上記アクセル信号から求められたトルク目標値に対応する目標電流とを比較してトルク目標値に相当する電流を発生する三相交流電圧を形成し、この三相交流電圧を発生させるためのデューティ比を決定し、検出された回転角によりロータの磁極と同期した位相、周波数にて所定のPWMキャリヤ周波数にて上記デューティ比を平均のデューティ比としてもつ三相PWMパルス電圧を形成し、各相PWMパルス電圧をインバータ回路3の各対応するアームのIGBTのゲート電極に印加すればよい。 In detail, the three generated three-phase alternating current by the current sensor 9 detects a current corresponding to the torque target value is compared with a target current corresponding to the torque target value determined from the accelerator signal to form a phase alternating voltage, the duty ratio at this three-phase AC voltage to determine the duty ratio for generating the detected synchronized with the magnetic poles of the rotor by the rotation angle phase, the predetermined at a frequency PWM carrier frequency the form a three-phase PWM pulse voltage having an average duty ratio of each phase PWM pulse voltage may be applied to the gate electrode of each corresponding arm of the IGBT of the inverter circuit 3. この種の三相交流モータのPWM制御自体は周知であるので、これ以上の説明は省略する。 Since the PWM control itself of such a three-phase AC motor is well known, further description will be omitted. これにより、発電電動機2は必要なトルクを発生する。 Thus, the generator motor 2 will generate the necessary torque.
【0034】 [0034]
コントローラ7によるDC−DCコンバータ回路4の制御としては、通常採用されている電圧フィードバック制御方式が好適である。 The control of the DC-DC converter circuit 4 by the controller 7, it is preferable voltage feedback control method that is usually employed. この電圧フィードバック制御方式では、DC−DCコンバータ回路4の出力電圧を検出し、あらかじめ記憶する目標電圧とこの出力電圧との差が0となるようにDC−DCコンバータ回路4の下アーム側のIGBT42のデューティ比を制御すればよい。 This voltage feedback control scheme, detects the output voltage of the DC-DC converter circuit 4, the pre-target voltage storing the lower arm side of the DC-DC converter circuit 4 so that the difference between the output voltage becomes 0 IGBT 42 of it may be controlled duty ratio. なお、上アーム側のIGBT41は下アーム側のIGBT42に対して略逆動作させればよい。 Incidentally, IGBTs 41 on the upper arm side can be caused to substantially reverse operation to the IGBT42 of the lower arm side. これにより、モータの負荷トルクが増大してモータ電流が増加し、インバータ回路3の電源電圧が低下すればDC−DCコンバータ回路4の昇圧デューティ比が増加してその出力電圧が増大し、電源電圧を一定化する。 Thus, the motor current increases the load torque of the motor is increased, the output voltage is increased up duty ratio of the DC-DC converter circuit 4 if less supply voltage of the inverter circuit 3 is increased, the power supply voltage the be kept constant.
【0035】 [0035]
(動作説明) (Operation)
上記説明した車両用動力制御装置の動作のうち、この実施例の特徴部分である電動動作時の昇圧比変更制御について説明する。 Among the operations of the described vehicular power control device will be described step-up ratio changing control during electric operation which is a characteristic part of this embodiment.
【0036】 [0036]
この実施例では、入力されるか又は演算して得た消費電力量に関連する情報に基づいて、昇圧電圧を設定して、小トルク駆動時における直交変換回路の損失を低減する。 In this embodiment, on the basis of the information related to the power consumption obtained by or operation is input, by setting the boost voltage, to reduce the loss of the orthogonal transform circuit when the small torque driver.
【0037】 [0037]
このモータ要求トルクに基づく昇圧比の切り替え制御を図2に示すフローチャートを参照して具体的に説明する。 Specifically explaining switching control of the step-up ratio based on the required motor torque with reference to the flowchart shown in FIG.
【0038】 [0038]
まず、IGスイッチのオンによりコントローラ7などを初期化し(S100)、次にモータのトルク、回転数に関する情報を読み込み(S101)、読み込んだ情報をもとにモータ効率を算出しモータの消費電力を演算する(S102)。 First, initialize the like controller 7 by turning on the IG switch (S100), the next motor torque, reads the information about the rotational speed (S101), the power consumption of the motor to calculate the motor efficiency based on the information read calculating (S102). 演算された消費電力をもとにモータへ印加する電圧を演算する(S103)。 Computed power consumption for calculating a voltage applied to the motor based on (S103). 現在の印加電圧と演算した印加電圧の比較を行い(S104)、演算された印加電圧のほうが現在の印加電圧より低い場合は、演算された印加電圧とバッテリー電圧の比較を行ない(S105)、演算された印加電圧のほうがバッテリー電圧より低い場合はDC―DCコンバータ回路を停止する。 It compares the current applied voltage and the calculated applied voltage (S104), if more of the computed applied voltage is lower than the current of the applied voltage, performs a comparison of the calculated applied voltage and the battery voltage (S105), computing towards the been applied voltage is lower than the battery voltage to stop the DC-DC converter circuit.
また、S105において演算された印加電圧がバッテリー電圧より高い場合は、出力する昇圧電圧を減少させる。 Further, the calculated applied voltage in S105 is the higher than the battery voltage decreases the boosted voltage output. S104において演算された印加電圧が現在の印加電圧より高い場合は出力する昇圧電圧を増加させる。 If the calculated applied voltage is higher than the current applied voltage in S104 increases the boosted voltage output.
以上により決定された昇圧電圧になるようにDC−DCコンバータ回路のIGBTに印加するチョッピング用PWM電圧のデューティー比を決定し出力する(S109)。 Or determine the duty ratio of the chopping PWM voltage applied to the IGBT of the DC-DC converter circuit so as to boost the voltage determined by and outputted (S109).
【0039】 [0039]
(変形態様) (Variant)
ステップS101におけるモータに関するデータとして、アクセルペダルの踏み量(アクセル信号)を用いることができる。 As data related to a motor at step S101, it is possible to use the amount depression of an accelerator pedal (accelerator signal). すなわち、アクセルペダルの踏み量(アクセル信号)を読み込みS102においてモータ回転数とトルクに変換すればよい。 That may be converted into a motor speed and torque at loading S102 the amount depression of an accelerator pedal (accelerator signal). その他、目標とするトルクと読み込んだ回転数からモータ出力電力を決定し、目標とするトルクに対応する目標モータ電流値と、上記モータ出力電力とからモータに印加すべき電圧を決定し、この電圧を上記した電動トルクに連動するデータとして用いてもよい。 Other, determines the motor output power from the rotational speed read the torque as a target, and the target motor current value corresponding to a target torque, a voltage to be applied to the motor from the above motor output power is determined, this voltage the may be used as the data to be linked to the electric torque above.
(変形態様) (Variant)
この変形態様では、発電電動機2の回転数により昇圧比を変更する。 In this variation, changing the boost ratio by the rotation speed of the generator motor 2. すなわち、発電電動機2の電動トルクが小さくても、発電電動機2が非常な高い回転数で回転している場合、その逆起電力が大きくなるため、昇圧比を低下したり、DC−DCコンバータ回路4を停止したりすると、必要なモータ電流を供給できない可能性が生じる。 That is, even with a small motor torque of the generator motor 2, if the generator motor 2 is rotating at a very high rotational speed, since the back electromotive force increases, or decreases the step-up ratio, DC-DC converter circuit 4 If or stop, there is a possibility can not be supplied to the motor current required. このため、この変形態様では、図3に示すように、発電電動機2の回転数が所定値を超過しているかどうかを判定し(S120)、超過していればステップS108に進んで昇圧電圧が低下したり(S107)、あるいはDC−DCコンバータ回路4が停止したり(S106)のを防止する。 Therefore, in this variation, as shown in FIG. 3, the rotational speed of the generator motor 2 is determined whether exceeds a predetermined value (S120), the boosted voltage proceeds to step S108 if exceeded reduction or (S107), or DC-DC converter circuit 4 is prevented from or is stopped (S106). これにより、上記問題を解決することができる。 Thus, it is possible to solve the above problems.
(変形態様) (Variant)
この変形態様は、図2において、ステップS102〜S108の代わりに、図4に示すステップを用いるものである。 This variation, in FIG. 2, instead of step S102 to S108, is to use the steps shown in FIG. すなわち、あらかじめシステム全体の回路損失が最小となる場合の発電電動機2の消費電力(又は発電電動機の電動トルクとしてもよい。)と昇圧比との関係をマップとしてあらかじめ記憶しておく。 That is, stored in advance as a map the relationship between the advance circuit loss of the entire system (or as an electric torque or the generator motor.) Power of the generator motor 2 when the minimum step-up ratio. そして、ステップS102で求めた読み込んだ発電電動機2の消費電力(又はステップS101で求めた発電電動機の電動トルクでもよい)を上記マップに代入して回路損失が最小となる昇圧比を求め(S122)、この昇圧比でのDC−DCコンバータ回路4の運転を指令する(S109)。 Then, at the determined read power consumption of the generator motor 2 step S102 (or the electric torque of the generator motor determined in step S101) obtains the boost ratio circuit loss is substituted into the map becomes minimum (S122) It commands the operation of the DC-DC converter circuit 4 in the step-up ratio (S109). このようにすれば、内蔵メモリの必要記憶容量は大きくなるが、回路損失を最小化することができる。 In this way, necessary memory capacity of the internal memory is increased, it is possible to minimize circuit losses. 従って、ステップS122にて発電電動機の電動トルクをマップに代入して回路損失が最小となる昇圧比を求める場合には、この電動トルクは、本発明でいう消費電力に関連する情報に相当する。 Therefore, when the circuit loss by substituting the electric torque map of the generator motor is determined a step-up ratio becomes minimum at step S122, the electric torque is equivalent to the information related to the power consumption in the present invention.
【0040】 [0040]
【実施例2】 [Example 2]
実施例2の車両用動力制御装置を図5に示すブロック回路図を参照して以下に説明する。 The vehicular power control device of the second embodiment with reference to the block circuit diagram shown in FIG. 5 will be described below.
【0041】 [0041]
図5の回路は、上記説明した図1の回路において、インバータ回路30、電流センサ90、回転角センサ80付きの発電電動機20を、増設したものである。 Circuit of FIG. 5, in the circuit of FIG. 1 described above, the inverter circuit 30, a current sensor 90, the generator motor 20 with the rotation angle sensor 80 is obtained by adding. インバータ回路30はコントローラ7によりインバータ回路3とは独立に制御され、これによりインバータ回路30により駆動制御される発電電動機20は、発電電動機2とは独立に駆動される。 The inverter circuit 30 is controlled independently of the inverter circuit 3 by the controller 7, the generator motor 20 to thereby be driven and controlled by the inverter circuit 30 is driven independently of the generator motor 2. ただし、この実施例では、インバータ回路30はインバータ回路3と並列にDC−DCコンバータ回路4から給電され、回路構成が簡素化されている。 However, in this embodiment, the inverter circuit 30 is powered from a DC-DC converter circuit 4 in parallel to the inverter circuit 3, the circuit configuration is simplified.
【0042】 [0042]
ただし、この場合には、電動トルク又はそれに連動するデータとして2つの異なる値がコントローラ7に入力され、発電電動機2のみの消費電力のみのを用いる実施例1の制御により昇圧比を減少し、発電電動機20が大トルクを発生する必要がある場合、発電電動機20は大トルクを発生できない可能性が生じる。 However, in this case, two different values ​​as data in conjunction motor torque or it is inputted to the controller 7 reduces the boost ratio by the control of Example 1 using the only power consumption of only the generator motor 2, generator If motor 20 needs to generate a large torque, the generator motor 20 is caused may not generate a large torque.
【0043】 [0043]
そこで、この実施例では、図2のステップS101において、二つの発電電動機2、20の必要トルク、又はそれに連動するデータを読み込み、あるいは演算し、得た各発電電動機2、20の消費電力の比較を行いもっとも高い必要電圧を真値としてS104、S105の比較に用いる。 Therefore, in this embodiment, in step S101 of FIG. 2, it reads the data in conjunction required torque of the two generator-motors 2,20, or in, or calculated, comparison of the power consumption of each generator motor 2 and 20 to give was carried out using the S104, S105 compares the highest required voltage as a true value. これにより、上記問題を解決することができる。 Thus, it is possible to solve the above problems.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の車両用動力制御装置の一例を示すブロック回路図である。 1 is a block circuit diagram showing an example of a vehicle power control device of the present invention.
【図2】図1の装置の制御動作を示すフローチャートである。 2 is a flowchart showing the control operation of the apparatus of FIG.
【図3】図2の制御動作の変形態様を示すフローチャートである。 3 is a flowchart showing a variation of the control operation of FIG.
【図4】図2の制御動作の変形態様を示すフローチャートである。 4 is a flowchart showing a variation of the control operation of FIG.
【図5】本発明の車両用動力制御装置の他例を示すブロック回路図である。 5 is a block circuit diagram showing another example of a vehicle power control device of the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1 エンジン2 発電電動機3 インバータ4 DC−DCコンバータ回路5 バッテリ6 コンデンサ7 コントローラ(制御装置) 1 engine 2 generator motor 3 inverter 4 DC-DC converter circuit 5 battery 6 capacitor 7 controller (controller)
8 回転センサ9 電流センサ 8 rotation sensor 9 Current sensor

Claims (6)

  1. 車両に搭載されて走行動力を発生及び回収する交流駆動の走行用回転電機と、直流電源と前記走行用回転電機との間の双方向の電力移動を行う双方向直交変換回路と、車両の運転操作に応じて前記双方向直交変換回路を制御して前記電力移動を制御する制御装置とを備え、 A traveling electric rotating machine of the AC drive to generate and recover the running power is mounted on a vehicle, a bidirectional orthogonal transform circuit which performs power transfer of two-way between the DC power source and the driving electric rotating machine, the operation of the vehicle operation and a control device for controlling the power movement by controlling the bidirectional orthogonal transform circuit according to,
    前記双方向直交変換回路は、前記走行用回転電機に交流電圧を印加して前記走行用回転電機を駆動するインバータ回路と、前記直流電源からの印加電圧を所定の電圧に昇圧して前記インバータ回路に印加するDC−DCコンバータ回路とを有する車両用動力制御装置において、 The bidirectional orthogonal transform circuit includes an inverter circuit for driving the traveling electric rotating machine by applying an AC voltage to the traveling electric rotating machine, the inverter circuit boosts the voltage applied from the DC power supply to a predetermined voltage a power control apparatus for a vehicle having a DC-DC converter circuit to be applied to,
    前記制御装置は、 Wherein the control device,
    入力されるか又は演算した前記走行用回転電機の消費電力に関連する情報に基づいて、昇圧電圧を設定することを特徴とする車両用動力制御装置。 Based on the information related to the power consumption of or computed the traveling electric rotating machine is inputted, vehicle power control system and sets the boost voltage.
  2. 請求項1記載の車両用動力制御装置において、 The vehicle power control device according to claim 1,
    前記制御装置は、 Wherein the control device,
    前記情報として入力されるアクセル踏み量に基づいて現在より前記走行用回転電機の消費電力が減少すると判定した場合に、現在の昇圧電圧より低い昇圧電圧に設定することを特徴とする車両用動力制御装置。 If it is determined that the power consumption of the travel rotary electric machine than the current is reduced based on the amount stepping an accelerator input as the information, vehicle power control and setting a lower boost voltage than the current of the boost voltage apparatus.
  3. 請求項1記載の車両用動力制御装置において、 The vehicle power control device according to claim 1,
    前記制御装置は、 Wherein the control device,
    現在より大きな前記走行用回転電機の消費電力の発生が要求されない場合であっても、前記走行用回転電機の回転数が所定値以上の場合には前記回転数が前記所定値未満の場合に比較して前記昇圧電圧を増加することを特徴とすることを特徴とする車両用動力制御装置。 Even if the occurrence of the power consumption of large the running electric rotating machine than the current is not required, compared to the case where the rotational speed is lower than the predetermined value when the rotation speed of the traveling electric rotating machine is equal to or higher than the predetermined value vehicular power control apparatus characterized by characterized by increasing the boosted voltage to.
  4. 請求項1乃至3のいずれか記載の車両用動力制御装置において、 The vehicle power control device according to any one of claims 1 to 3,
    前記制御装置は、 Wherein the control device,
    入力される要求トルク値及び要求回転数値に関連するデータを、あらかじめ記憶する前記データと前記双方向直交変換回路の昇圧比及び前記双方向直交変換回路の効率と前記走行用回転電機の効率と前記DC−DCコンバータ回路の効率との関係に代入して、全体の効率が最良となるように前記昇圧電圧を決定することを特徴とする車両用動力制御装置。 Data relating to the required torque value and the required speed value is input, the Efficiency of efficiency and the traveling electric rotating machine of the step-up ratio and the bidirectional orthogonal transform circuit of the data and the bidirectional orthogonal transform circuit for storing in advance We are substituted into the relationship between the efficiency of the DC-DC converter circuit, vehicular power control apparatus characterized by determining the boosted voltage so that the overall efficiency is optimized.
  5. 請求項1乃至4のいずれか記載の車両用動力制御装置において、 The vehicle power control device according to any one of claims 1 to 4,
    前記制御装置は、 Wherein the control device,
    入力される前記走行用回転電機の消費電力量に関連する情報に基づいて、現在より前記走行用回転電機の消費電力が減少する場合に、DC−DCコンバータ回路の停止による電流の減少を前記インバータ回路のPWMデューティ比の増大で補償できる範囲内で前記DC−DCコンバータ回路を停止させることを特徴とする車両用動力制御装置。 Based on the information related to the power consumption of the running electric rotating machine to be input, when the power consumption of the travel rotary electric machine than the current is decreased, the decrease in current due to stop of the DC-DC converter circuit inverter vehicular power control apparatus characterized by stopping the DC-DC converter circuit in a range that can be compensated by increasing the PWM duty ratio of the circuit.
  6. 車両に搭載されて走行動力を発生及び回収する交流駆動の走行用回転電機と、直流電源と前記走行用回転電機との間の双方向の電力移動を行う双方向直交変換回路と、車両の運転操作に応じて前記双方向直交変換回路を制御して前記電力移動を制御する制御装置とを備え、 A traveling electric rotating machine of the AC drive to generate and recover the running power is mounted on a vehicle, a bidirectional orthogonal transform circuit which performs power transfer of two-way between the DC power source and the driving electric rotating machine, the operation of the vehicle operation and a control device for controlling the power movement by controlling the bidirectional orthogonal transform circuit according to,
    前記双方向直交変換回路は、前記走行用回転電機に交流電圧を印加して前記走行用回転電機を駆動するインバータ回路と、前記直流電源からの印加電圧を昇圧して前記インバータ回路に印加するDC−DCコンバータ回路とを有する車両用動力制御装置において、 The bidirectional orthogonal transform circuit applies an inverter circuit for driving the traveling electric rotating machine by applying an AC voltage to the traveling electric rotating machine, the inverter circuit boosts the voltage applied from the DC power source a power control apparatus for a vehicle having a -DC converter circuit,
    前記双方向直交変換回路は、単一の前記DC−DCコンバータ回路から給電されて異なる前記走行用回転電機に個別に交流電圧を印加する複数の前記インバータ回路を有し、 The bidirectional orthogonal transform circuit has a plurality of said inverter circuit applying an AC voltage individually to the travel rotary electric machine different is powered from a single of said DC-DC converter circuit,
    前記制御装置は、 Wherein the control device,
    前記各走行用回転電機ごとの消費電力量に関する情報の比較により、最も高い必要電圧に応じて前記DC−DCコンバータ回路の昇圧電圧を決定することを特徴とする車両用動力制御装置。 Wherein by comparing the information related to the power consumption amount for each travel rotary electric machine, the highest in accordance with the required voltage vehicular power control apparatus characterized by determining the boosted voltage of the DC-DC converter circuit.
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