JP2006206040A - Vehicular drive control device - Google Patents

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Toshiro Matsuda
俊郎 松田
Hideki Kawashima
英樹 川島
Shuichi Orita
崇一 折田
Takao Ando
孝夫 安藤
Hidehiko Sugita
秀彦 杉田
Yasutake Ishikawa
泰毅 石川
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular drive control device that can control motor torque in a combination of a generator for generating DC voltage and DC current and an AC motor. <P>SOLUTION: A motor-required power Pm required by the motor 4 is calculated from a torque command value Tt and a motor speed Vm, and according to the motor-required power Pm, the field system of the generator 7 is controlled. In the process, a target output power PG to be output by the generator 7 is calculated from the motor-required power Pm, and a field current Ifg to the generator 7 is controlled such that an actual output power P of the generator 7 becomes equal to the target output power PG. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主駆動軸を駆動する内燃機関(エンジン)で発電機を駆動し、その発電機の出力で交流モータを駆動する車両用駆動制御装置に関するものである。   The present invention relates to a vehicle drive control device that drives a generator with an internal combustion engine (engine) that drives a main drive shaft, and drives an AC motor with the output of the generator.

従来の車両用駆動制御装置としては、従駆動軸を発電機の電力で駆動される直流モータで駆動し、この直流モータの界磁電流を制御することで駆動トルクを制御するというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2001−239852号公報
As a conventional vehicle drive control device, there is known a device in which a driven shaft is driven by a direct current motor driven by electric power of a generator and a drive torque is controlled by controlling a field current of the direct current motor. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2001-239852 A

しかしながら、上記従来の車両用駆動制御装置にあっては、直流モータを適用してモータトルクを制御しているので、トルクアップをするためには直流モータの電機子電流を増加させる必要があるが、直流モータのブラシの寿命に限界があるため、電機子電流の増加に限界があり、質量の重い車両への適用が困難であったり4WD性能の向上が図れなかったりという未解決の課題がある。   However, in the above conventional vehicle drive control device, since the motor torque is controlled by applying a DC motor, it is necessary to increase the armature current of the DC motor in order to increase the torque. Since there is a limit in the life of brushes of DC motors, there is a limit in the increase in armature current, and there is an unresolved problem that it is difficult to apply to heavy vehicles or that 4WD performance cannot be improved. .

ところで、直流モータの代わりに交流モータ+インバータの構成を適用してモータトルクを制御することも考えられるが、この場合バッテリのような安定化電源が必要となる。電動式4WDでこのような安定化電源を採用する場合、例えば50V以上の出力電圧を発生できる専用バッテリが必要となり、コストや搭載性面で不利となるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、発電機と交流モータとの組み合わせで、モータトルクを制御することができる車両用駆動制御装置を提供することを目的としている。
By the way, it is conceivable to control the motor torque by applying a configuration of an AC motor + inverter instead of the DC motor, but in this case, a stabilized power source such as a battery is required. When such a stabilized power supply is employed in the electric 4WD, for example, a dedicated battery capable of generating an output voltage of 50 V or more is required, and there is an unsolved problem that it is disadvantageous in terms of cost and mountability.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and provides a vehicle drive control device capable of controlling motor torque by a combination of a generator and an AC motor. The purpose is that.

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動制御装置は、モータ必要電力演算手段で交流モータが必要とするモータ必要電力を演算し、該モータ必要電力演算手段で算出されたモータ必要電力に基づいて、目標出力電力演算手段で発電機が出力すべき目標出力電力を演算し、該目標出力電力演算手段で算出された目標出力電力に基づいて、界磁制御手段で前記発電機の界磁を制御する。   In order to achieve the above object, the vehicle drive control apparatus according to the present invention calculates the motor required power required by the AC motor by the motor required power calculation means, and the motor required power calculated by the motor required power calculation means. Based on the power, the target output power to be output by the generator is calculated by the target output power calculation means, and the field control means calculates the target output power based on the target output power calculated by the target output power calculation means. To control.

本発明によれば、交流モータが必要とする電力から発電機が出力すべき目標出力電力を算出し、発電機の出力電力が目標出力電力となるように制御するので、発電機と交流モータとの組み合わせで、モータトルクを制御することができ、搭載性の向上と4WD性能の向上を図ることができるという効果が得られる。   According to the present invention, the target output power that the generator should output is calculated from the power required by the AC motor, and control is performed so that the output power of the generator becomes the target output power. With this combination, it is possible to control the motor torque, and it is possible to improve the mountability and the 4WD performance.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を四輪駆動車両に適用した場合の概略構成図である。
この図1に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪1L、1Rが、内燃機関であるエンジン2によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪3L、3Rが、モータ4によって駆動可能な従駆動輪である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle.
As shown in FIG. 1, in the vehicle of this embodiment, left and right front wheels 1L and 1R are main drive wheels driven by an engine 2 that is an internal combustion engine, and left and right rear wheels 3L and 3R are driven by a motor 4. Possible driven wheel.

前記エンジン2の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。従って、サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジンの出力トルクを減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度調整が、エンジン2による前輪1L、1Rの加速スリップを抑制する駆動力制御となる。   For example, a main throttle valve and a sub-throttle valve are interposed in the intake pipe line of the engine 2. The throttle opening of the main throttle valve is adjusted and controlled according to the amount of depression of the accelerator pedal. The sub-throttle valve uses a step motor or the like as an actuator, and the opening degree is adjusted and controlled by a rotation angle corresponding to the number of steps. Therefore, by adjusting the throttle opening of the sub-throttle valve to be equal to or less than the opening of the main throttle valve, the engine output torque can be reduced independently of the driver's operation of the accelerator pedal. That is, the adjustment of the opening degree of the sub-throttle valve is the driving force control that suppresses the acceleration slip of the front wheels 1L, 1R by the engine 2.

上記エンジン2の出力トルクTeは、トランスミッション及びデファレンスギヤ5を通じて左右前輪1L、1Rに伝達される。また、エンジン2の出力トルクTeの一部は、無端ベルト6を介して発電機7に伝達されることで、発電機7は、エンジン2の回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Ngで回転する。
上記発電機7は、4WDコントローラ8によって調整される界磁電流Ifgに応じてエンジン2に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。この発電機7の発電電力の大きさは、回転数Ngと界磁電流Ifgとの大きさにより決定される。なお、発電機7の回転数Ngは、エンジン2の回転数Neからプーリ比に基づき演算することができる。
The output torque Te of the engine 2 is transmitted to the left and right front wheels 1L and 1R through the transmission and the reference gear 5. Further, a part of the output torque Te of the engine 2 is transmitted to the generator 7 via the endless belt 6, so that the generator 7 has a rotation speed Ng obtained by multiplying the rotation speed Ne of the engine 2 by the pulley ratio. Rotate.
The generator 7 becomes a load on the engine 2 in accordance with the field current Ifg adjusted by the 4WD controller 8, and generates power in accordance with the load torque. The magnitude of the power generated by the generator 7 is determined by the magnitude of the rotational speed Ng and the field current Ifg. The rotational speed Ng of the generator 7 can be calculated from the rotational speed Ne of the engine 2 based on the pulley ratio.

図2は発電機7の界磁電流駆動回路の構造を示す図である。この回路は、図2(a)に示すように、界磁電流電源として車両の14Vバッテリ7aのような定電圧電源と発電機自身の出力電圧とを選択する構成を適用し、界磁電流電源のプラス側を界磁コイル7bに繋げて、トランジスタ7cをスイッチングするように構成されている。この場合、発電機出力がバッテリ電圧Vbを下回っている状態では、他励領域となってバッテリ電圧Vbが界磁コイル7bの電源となり、発電機出力が増加して出力電圧Vgがバッテリ電圧Vb以上となると、自励領域となって発電機の出力電圧Vgが選ばれて界磁コイル7bの電源となる。即ち、界磁電流値を発電機の電源電圧により増大することができるので、大幅な発電機出力の増加が可能である。   FIG. 2 is a diagram showing the structure of the field current drive circuit of the generator 7. As shown in FIG. 2A, this circuit applies a configuration in which a constant voltage power source such as a 14V battery 7a of a vehicle and an output voltage of the generator itself are selected as a field current power source. Is connected to the field coil 7b to switch the transistor 7c. In this case, when the generator output is lower than the battery voltage Vb, the battery voltage Vb becomes a power source for the field coil 7b in a separate excitation region, the generator output increases, and the output voltage Vg is equal to or higher than the battery voltage Vb. Then, the output voltage Vg of the generator is selected as a self-excited region and becomes a power source for the field coil 7b. That is, since the field current value can be increased by the power supply voltage of the generator, the generator output can be significantly increased.

なお、界磁電流駆動回路は、図2(b)に示すように界磁電流電源として車両の14Vバッテリ7aのみ(他励領域のみ)を適用するようにしてもよい。
発電機7が発電した電力は、ジャンクションボックス10及びインバータ9を介してモータ4に供給可能となっている。前記モータ4の駆動軸は、減速機11及びクラッチ12を介して後輪3L、3Rに接続可能となっている。なお、本実施形態のモータ4は交流モータである。また、図中の符号13はデファレンスギヤを示す。
In the field current drive circuit, only the 14V battery 7a of the vehicle (only the separate excitation region) may be applied as the field current power source as shown in FIG. 2 (b).
The electric power generated by the generator 7 can be supplied to the motor 4 via the junction box 10 and the inverter 9. The drive shaft of the motor 4 can be connected to the rear wheels 3L and 3R via the speed reducer 11 and the clutch 12. In addition, the motor 4 of this embodiment is an AC motor. Moreover, the code | symbol 13 in a figure shows a difference gear.

ジャンクションボックス10内には、インバータ9と発電機7とを接続・遮断するリレーが設けられている。そして、このリレーが接続されている状態で、発電機7から図示しない整流器を介して供給された直流の電力は、インバータ9内で三相交流に変換されてモータ4を駆動する。
また、ジャンクションボックス10内には、発電電圧を検出する発電機電圧センサと、インバータ9の入力電流である発電電流を検出する発電機電流センサとが設けられ、これらの検出信号は4WDコントローラ8に出力される。また、モータ4の駆動軸にはレゾルバが連結されており、モータ4の磁極位置信号θを出力する。
In the junction box 10, a relay for connecting and disconnecting the inverter 9 and the generator 7 is provided. In a state where this relay is connected, DC power supplied from the generator 7 via a rectifier (not shown) is converted into three-phase AC in the inverter 9 to drive the motor 4.
The junction box 10 is provided with a generator voltage sensor that detects a generated voltage and a generator current sensor that detects a generated current that is an input current of the inverter 9. These detection signals are sent to the 4WD controller 8. Is output. Further, a resolver is connected to the drive shaft of the motor 4 and outputs a magnetic pole position signal θ of the motor 4.

また、前記クラッチ12は、例えば湿式多板クラッチであって、4WDコントローラ8からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチを湿式多板クラッチとしたが、例えばパウダークラッチやポンプ式クラッチであってもよい。
また、各車輪1L、1R、3L、3Rには、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRは、対応する車輪1L、1R、3L、3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として4WDコントローラ8に出力する。
The clutch 12 is a wet multi-plate clutch, for example, and performs fastening and releasing according to a command from the 4WD controller 8. In this embodiment, the clutch as the fastening means is a wet multi-plate clutch. However, for example, a powder clutch or a pump-type clutch may be used.
Each wheel 1L, 1R, 3L, 3R is provided with a wheel speed sensor 27FL, 27FR, 27RL, 27RR. Each wheel speed sensor 27FL, 27FR, 27RL, 27RR outputs a pulse signal corresponding to the rotation speed of the corresponding wheel 1L, 1R, 3L, 3R to the 4WD controller 8 as a wheel speed detection value.

前記4WDコントローラ8は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、前記各車輪速度センサ27FL〜27RRで検出される車輪速度信号、ジャンクションボックス10内の電圧センサ及び電流センサの出力信号、モータ4に連結されたレゾルバの出力信号及びアクセルペダル(不図示)の踏込み量に相当するアクセル開度等が入力される。   The 4WD controller 8 includes an arithmetic processing unit such as a microcomputer, for example, and includes wheel speed signals detected by the wheel speed sensors 27FL to 27RR, output signals of voltage sensors and current sensors in the junction box 10, An output signal of a resolver connected to the motor 4 and an accelerator opening corresponding to an amount of depression of an accelerator pedal (not shown) are input.

4WDコントローラ8は、図3に示すように、目標モータトルク演算部8A、モータ必要電力演算手段としてのモータ必要電力演算部8B、発電機制御部8C、モータ制御部8D、TCS制御部8E、クラッチ制御部8Fを備える。
目標モータトルク演算部8Aは、4輪の車輪速度信号に基づいて算出される前後輪の車輪速度差とアクセルペダル開度信号とから、モータトルク指令値Ttを算出する。
As shown in FIG. 3, the 4WD controller 8 includes a target motor torque calculator 8A, a motor required power calculator 8B as a motor required power calculator, a generator controller 8C, a motor controller 8D, a TCS controller 8E, a clutch A control unit 8F is provided.
The target motor torque calculation unit 8A calculates the motor torque command value Tt from the wheel speed difference between the front and rear wheels calculated based on the wheel speed signals of the four wheels and the accelerator pedal opening signal.

図4は、目標モータトルク演算部8Aの詳細を示すブロック図である。先ず、前後回転差演算部81で、4輪の車輪速度信号Vfr〜Vrrに基づいて次式をもとに前後回転差ΔVを算出する。
ΔV=(Vfr+Vfl)/2−(Vrr−Vrl)/2 ………(1)
そして、前後回転差ΔVに基づいて、第1モータ駆動力演算部82で予め格納されたマップを参照し、第1モータ駆動力TΔVを算出して後述するセレクトハイ部に出力する。この第1モータ駆動力TΔVは、前後回転差ΔVが大きくなると共に比例的に大きく算出されるように設定されている。
FIG. 4 is a block diagram showing details of the target motor torque calculator 8A. First, the front / rear rotation difference calculation unit 81 calculates the front / rear rotation difference ΔV based on the following equation based on the wheel speed signals Vfr to Vrr of the four wheels.
ΔV = (Vfr + Vfl) / 2− (Vrr−Vrl) / 2 (1)
Then, based on the front-rear rotation difference ΔV, the map stored in advance by the first motor driving force calculation unit 82 is referred to calculate the first motor driving force TΔV and output it to the select high unit described later. The first motor driving force TΔV is set so that the front-rear rotation difference ΔV is increased and proportionally larger.

車速演算部83では、4輪の車輪速度信号と車両が発生する総駆動力Fとをセレクトローして車速信号Vを算出する。ここで、総駆動力Fは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータトルク指令値Ttから推定される後輪駆動力との和によって求められる。
第2モータ駆動力演算部84では、第2モータ駆動力Tvを算出する。具体的には、車速演算部83から出力された車速Vとアクセル開度Accとに基づいて、予め格納されたマップを参照して、算出する。この第2モータ駆動力Tvは、アクセル開度Accが大きくなるほど大きく、車速Vが大きくなるほど小さく算出されるように設定されている。
The vehicle speed calculation unit 83 calculates a vehicle speed signal V by selecting low the wheel speed signal of the four wheels and the total driving force F generated by the vehicle. Here, the total driving force F is obtained by the sum of the front wheel driving force estimated from the torque converter slip ratio and the rear wheel driving force estimated from the motor torque command value Tt.
The second motor driving force calculator 84 calculates the second motor driving force Tv. Specifically, the calculation is performed with reference to a map stored in advance based on the vehicle speed V output from the vehicle speed calculation unit 83 and the accelerator opening degree Acc. The second motor driving force Tv is set so as to increase as the accelerator opening Acc increases and to decrease as the vehicle speed V increases.

次にセレクトハイ部85で、前記第1モータ駆動力演算部82から出力された第1モータ駆動力TΔVと、前記第2モータ駆動力演算部84から出力された第2モータ駆動力Tvとをセレクトハイした値を目標トルクTttとして後輪TCS制御部86に出力する。
そして、後輪速Vrl,Vrr、車速Vに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行って、最終的なモータ4のトルク指令値Ttを出力する。
Next, in the select high unit 85, the first motor driving force TΔV output from the first motor driving force calculation unit 82 and the second motor driving force Tv output from the second motor driving force calculation unit 84 are obtained. The selected high value is output to the rear wheel TCS control unit 86 as the target torque Ttt.
Then, based on the rear wheel speeds Vrl and Vrr and the vehicle speed V, rear wheel traction control control is performed by a known method, and a final torque command value Tt of the motor 4 is output.

図3のモータ必要電力演算部8Bは、前記目標モータトルク演算部8Aで算出されたトルク指令値Ttとモータ回転速度Vmとに基づいて、次式をもとにモータ4に必要な電力Pmを算出する。
Pm=Tt×Vm ………(2)
モータ制御部8Dは、トルク指令値Ttとモータ回転速度Vmとから、図5に示す公知のベクトル制御を行う。そして、インバータ9に3相パワー素子のスイッチング制御信号を出力して3相交流電流を制御する。
Based on the torque command value Tt calculated by the target motor torque calculation unit 8A and the motor rotation speed Vm, the motor required power calculation unit 8B in FIG. 3 calculates the power Pm required for the motor 4 based on the following equation. calculate.
Pm = Tt × Vm (2)
The motor control unit 8D performs known vector control shown in FIG. 5 from the torque command value Tt and the motor rotation speed Vm. Then, the switching control signal of the three-phase power element is output to the inverter 9 to control the three-phase alternating current.

TCS制御部8Eは、エンジントルク制御コントローラ(ECM)からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Tet、前輪回転速度Vfr,Vfl、車速Vに基づいて、公知の方法によりECMに対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Teを送り返すことにより前輪トラクションコントロール制御を行う。
クラッチ制御部8Fは、上記クラッチ12の状態を制御し、4輪駆動状態と判定している間はクラッチ12を接続状態に制御する。
The TCS control unit 8E generates an engine generated drive torque demand signal for the ECM by a known method based on the engine generated drive torque demand signal Tet from the engine torque controller (ECM), the front wheel rotational speeds Vfr and Vfl, and the vehicle speed V. Front wheel traction control control is performed by returning Te.
The clutch control unit 8F controls the state of the clutch 12, and controls the clutch 12 to be in a connected state while determining that it is in the four-wheel drive state.

図6は、発電機7の発電制御を行う発電機制御部8Cの詳細を示すブロック図である。
この発電機制御部8Cは、目標発電電力演算部101と、発電電力制限部102と、目標発電電力決定部103と、発電電力制御部104とで構成され、発電機7の界磁電流Ifgを制御する。
目標発電電力演算部101では、前述したモータ必要電力演算部8Bから出力されるモータ必要電力Pmに基づいて、次式をもとに発電機7が出力すべき発電機必要電力Pgを算出する。
Pg=Pm/Иm ………(3)
ここで、Иmはモータ効率である。つまり、発電機必要電力Pgはモータ必要電力Pmよりモータ効率分多く出力しなければならないことになる。
FIG. 6 is a block diagram illustrating details of the generator control unit 8 </ b> C that performs power generation control of the generator 7.
The generator control unit 8C includes a target generated power calculating unit 101, a generated power limiting unit 102, a target generated power determining unit 103, and a generated power control unit 104, and the field current Ifg of the generator 7 is calculated. Control.
The target generated power calculating unit 101 calculates the generator required power Pg to be output by the generator 7 based on the following equation based on the motor required power Pm output from the motor required power calculating unit 8B described above.
Pg = Pm / Иm (3)
Here, Иm is the motor efficiency. That is, the generator required power Pg must be output by the motor efficiency higher than the motor required power Pm.

発電電力制限部102では、発電電力の制限値PL1及びPL2を出力する。電力制限値PL1は、発電電力が発電機7を駆動するベルトの伝達可能トルクに応じて決まる電力を上回らないようにするための上限値であり、次式をもとに算出する。
PL1=Tb×ωg×Иg ………(4)
ここで、Tbはベルト伝達可能トルク、ωgは発電機7の回転速度、Иgは発電機効率であり、PL1はベルト伝達可能トルクがTbであるときに発電機7が発電可能な最大発電量に相当する。
The generated power limiting unit 102 outputs generated power limit values PL1 and PL2. The power limit value PL1 is an upper limit value for preventing the generated power from exceeding the power determined according to the transmittable torque of the belt that drives the generator 7, and is calculated based on the following equation.
PL1 = Tb × ωg × Иg (4)
Here, Tb is the torque that can be transmitted to the belt, ωg is the rotational speed of the generator 7, Иg is the generator efficiency, and PL1 is the maximum amount of power that the generator 7 can generate when the belt-transmittable torque is Tb. Equivalent to.

また、電力制限値PL2は、発電電力が、エンジンの負荷過大によるエンストや運転性劣化を起こす可能性のある電力を上回らないようにするための上限値である。この制限値PL2は、エンジントルク制御コントローラ(ECM)から与えられる。
そして、目標発電電力演算部101及び発電電力制限部102の演算結果が目標発電電力決定部103に入力されて、発電機必要電力Pgと電力制限値PL1,PL2とがセレクトローされ、発電機の目標出力電力PGが算出される。
この目標出力電力PGが発電電力制御部104に入力され、発電電力制御部104で発電機7が目標出力電力PGを出力するように実出力電力Pを制御する。
The power limit value PL2 is an upper limit value for preventing the generated power from exceeding electric power that may cause engine stall or drivability deterioration due to excessive engine load. This limit value PL2 is given from an engine torque controller (ECM).
Then, the calculation results of the target generated power calculating unit 101 and the generated power limiting unit 102 are input to the target generated power determining unit 103, the generator required power Pg and the power limit values PL1 and PL2 are selected low, and the generator A target output power PG is calculated.
This target output power PG is input to the generated power control unit 104, and the generated power control unit 104 controls the actual output power P so that the generator 7 outputs the target output power PG.

この図6において、目標発電電力演算部101、発電電力制限部102及び目標発電電力決定部103の処理が目標出力電力演算手段に対応し、発電電力制御部104の処理が界磁制御手段に対応している。
図7は、第1の実施形態における発電電力制御部104を示すブロック図である。この第1の実施形態における発電電力制御部104では、目標出力電力PGと実出力電力Pとの偏差が零になるように、実際の発電機界磁電流Ifgをモニタしながら発電機界磁電流値をフィードバックするものである。
In FIG. 6, the processing of the target generated power calculation unit 101, the generated power limit unit 102, and the target generated power determination unit 103 corresponds to the target output power calculation unit, and the processing of the generated power control unit 104 corresponds to the field control unit. Yes.
FIG. 7 is a block diagram showing the generated power control unit 104 in the first embodiment. In the generated power control unit 104 in the first embodiment, the generator field current is monitored while monitoring the actual generator field current Ifg so that the deviation between the target output power PG and the actual output power P becomes zero. The value is fed back.

先ず、実電力演算部201に発電機電圧センサからの出力電圧Vdcと発電機電流センサからの出力電流Idcとが入力され、これらの値を乗算することにより実出力電力P(=Vdc×Idc)を算出する。
そして、この実出力電力Pと目標出力電力PGとの偏差ΔPがPID制御部202に入力され、PID制御部202は、偏差ΔPが零となるような目標界磁電流Iftを出力する。
First, the output voltage Vdc from the generator voltage sensor and the output current Idc from the generator current sensor are input to the actual power calculation unit 201, and the actual output power P (= Vdc × Idc) is multiplied by these values. Is calculated.
The deviation ΔP between the actual output power P and the target output power PG is input to the PID control unit 202, and the PID control unit 202 outputs a target field current Ift that makes the deviation ΔP zero.

また、本実施形態では、界磁電流検出手段としての界磁電流センサを設けて実際の発電機界磁電流Ifgを検出する。そして、界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ifgと目標界磁電流Iftとの偏差ΔIfを求めてPID制御部203に出力する。PID制御部203は、偏差ΔIfが零となるように実界磁電流Ifgを制御する。
これにより、発電機7の実出力電力Pは目標出力電力PGに一致することになる。この図7において、実電力演算部201の処理が出力電力演算手段に対応し、PID制御部202及び203の処理が発電機出力制御手段に対応している。
In the present embodiment, a field current sensor is provided as field current detection means to detect the actual generator field current Ifg. Then, a deviation ΔIf between the actual field current Ifg detected by the field current sensor and the target field current Ift is obtained and output to the PID control unit 203. The PID control unit 203 controls the real field current Ifg so that the deviation ΔIf becomes zero.
Thereby, the actual output power P of the generator 7 coincides with the target output power PG. In FIG. 7, the processing of the actual power calculation unit 201 corresponds to the output power calculation unit, and the processing of the PID control units 202 and 203 corresponds to the generator output control unit.

このように、上記第1の実施形態では、モータが必要とする電力から発電機が出力すべき目標出力電力を算出し、発電機の出力電圧と出力電流とから算出される実出力電力が当該目標出力電力となるように発電機の界磁電流を制御するので、発電機はモータが必要とする電力を適切に供給することができ、モータは適切にトルクを出力することができる。
さらに、発電機の界磁電流をモニタしておき、この実界磁電流が目標界磁電流に追従するようにフィードバック制御するので、確実に発電電力を目標電力に追従させることができる。
Thus, in the first embodiment, the target output power to be output by the generator is calculated from the power required by the motor, and the actual output power calculated from the output voltage and output current of the generator is Since the field current of the generator is controlled so as to be the target output power, the generator can appropriately supply the power required by the motor, and the motor can output the torque appropriately.
Furthermore, since the field current of the generator is monitored and feedback control is performed so that the actual field current follows the target field current, the generated power can surely follow the target power.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、前述した第1の実施形態において、発電機の界磁電流をPWM制御することで、目標出力電力と実出力電力との偏差を零にするようにしたものである。
図8は、第2の実施形態における発電電力制御部104を示すブロック図である。
先ず、前述した第1の実施形態と同様に、実電力演算部201で実出力電力Pを算出し、この実出力電力Pと目標出力電力PGとの偏差ΔPをPID制御部204に出力する。PID制御部204は、偏差ΔPに応じて、発電機7の界磁電流駆動回路のPWMデューティ比Dを制御する。具体的には、PG>PであるときPWMデューティ比Dを増加し、PG<PであるときPWMデューティ比Dを減少する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the deviation between the target output power and the actual output power is made zero by performing PWM control on the field current of the generator in the first embodiment described above. .
FIG. 8 is a block diagram illustrating the generated power control unit 104 according to the second embodiment.
First, as in the first embodiment described above, the actual output power P is calculated by the actual power calculation unit 201, and the deviation ΔP between the actual output power P and the target output power PG is output to the PID control unit 204. The PID control unit 204 controls the PWM duty ratio D of the field current drive circuit of the generator 7 according to the deviation ΔP. Specifically, the PWM duty ratio D is increased when PG> P, and the PWM duty ratio D is decreased when PG <P.

例えば、以下のようなPID制御を施す。
D=α×(PG−P)+β×∫(PG−P) ………(5)
図9はPWMデューティ比Dと界磁電流Ifgとの関係を示す特性図であり、横軸はPWMデューティ比D、縦軸は界磁電流Ifgである。この特性図に示すように、デューティ比Dが0%のとき界磁電流Ifgは流れず、デューティ比Dが100%に近づくにつれて界磁電流Ifgはたくさん流れるようになっている。
For example, the following PID control is performed.
D = α × (PG−P) + β × ∫ (PG−P) (5)
FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the PWM duty ratio D and the field current Ifg. The horizontal axis represents the PWM duty ratio D and the vertical axis represents the field current Ifg. As shown in this characteristic diagram, when the duty ratio D is 0%, the field current Ifg does not flow, and as the duty ratio D approaches 100%, a lot of the field current Ifg flows.

また、この特性は、界磁電源電圧Vfが大きいほど傾きが大きく、界磁コイルの抵抗が小さいほど傾きが大きくなるようになっており、発電機出力電圧Vgがバッテリ電圧Vb以下であるときIfg=a×Dで表され、Vg>VbであるときIfg=a×Vf×Dで表される。ここでaは定数である。
このようにして出力されたPWMデューティ比DをPWM駆動部205で制御することで、界磁電流Ifgを制御することができ、結果として発電機7の実出力電力Pを目標出力電力PGに制御することができる。
This characteristic is such that the greater the field power supply voltage Vf, the greater the slope, and the smaller the field coil resistance, the greater the slope. If the generator output voltage Vg is less than or equal to the battery voltage Vb, Ifg = A × D, and when Vg> Vb, Ifg = a × Vf × D. Here, a is a constant.
By controlling the PWM duty ratio D thus output by the PWM drive unit 205, the field current Ifg can be controlled, and as a result, the actual output power P of the generator 7 is controlled to the target output power PG. can do.

この図8の処理において、PID制御部204及びPWM駆動部205の処理がデューティ比制御手段に対応している。
このように、第2の実施形態では、発電機の界磁電流をPWM制御するので、界磁電流の電圧変動や界磁コイルの抵抗値変動等による界磁電流制御の誤差要因を全部含めて、実出力電力と目標出力電力の大きいループで制御することができるので、前述した第1の実施形態のように界磁電流センサを設ける必要がなくなり、コストを削減することができる。
In the process of FIG. 8, the processes of the PID control unit 204 and the PWM drive unit 205 correspond to the duty ratio control means.
As described above, in the second embodiment, since the field current of the generator is PWM-controlled, all the error factors of the field current control due to the field current voltage fluctuation and the field coil resistance value fluctuation are included. Since the control can be performed with a loop having a large actual output power and a target output power, it is not necessary to provide a field current sensor as in the first embodiment, and the cost can be reduced.

ところで、上述した第2の実施形態は、低コストを実現できる最適構成であるが、発電機の制御性では一部の問題がある。すなわち、発電機電圧Vgがバッテリ電圧Vb以下の場合、PWMデューティ比Dは界磁電流Ifgとほぼ比例関係にあるが、発電機電圧Vgがバッテリ電圧Vbより大きい場合、界磁電源電圧Vfが増大するため、同じデューティ比Dでも界磁電流Ifgは大きくなる。言い換えれば、発電機電圧Vgが高い領域で低電圧時と同じ界磁電流Ifgを発生させるためには、PWMデューティ比Dを小さくする必要がある。   The second embodiment described above is an optimal configuration that can realize low cost, but there are some problems in the controllability of the generator. That is, when the generator voltage Vg is less than or equal to the battery voltage Vb, the PWM duty ratio D is substantially proportional to the field current Ifg, but when the generator voltage Vg is greater than the battery voltage Vb, the field power supply voltage Vf increases. Therefore, the field current Ifg becomes large even with the same duty ratio D. In other words, in order to generate the same field current Ifg as when the generator voltage Vg is high in the region where the generator voltage Vg is high, it is necessary to reduce the PWM duty ratio D.

ところが、上述した第2の実施形態では、実出力電力Pと目標出力電力PGとの大小関係のみに基づいてPWMデューティ比Dの増減を決定しており、界磁電源電圧Vfの大きさを考慮していない。そのため、例えば図10に示すように、Vg≦Vbでのある制御点aからVg>Vbでの制御点bに遷移するとき、曲線Aに示すような状態遷移となり、発電出力のオーバーシュートと出力変動が発生するという問題がある。   However, in the second embodiment described above, the increase / decrease in the PWM duty ratio D is determined based only on the magnitude relationship between the actual output power P and the target output power PG, and the magnitude of the field power supply voltage Vf is taken into consideration. Not done. Therefore, for example, as shown in FIG. 10, when a transition is made from a certain control point a where Vg ≦ Vb to a control point b where Vg> Vb, the state transition is as shown by curve A, and the overshoot and output of the power generation output There is a problem that fluctuations occur.

そこで、本発明の第3の実施形態では、上記課題に対して改良を加え、制御点aから制御点bに遷移するとき、曲線Bに示すような状態遷移となるようにする。
この第3の実施形態は、前述した第2の実施形態において、界磁電源電圧の大きさに応じてPWMデューティ比の重み設定を変更するようにしたものである。
Therefore, in the third embodiment of the present invention, the above problem is improved so that the state transition as shown by the curve B is made when the control point a is changed to the control point b.
In the third embodiment, the weight setting of the PWM duty ratio is changed in accordance with the magnitude of the field power supply voltage in the second embodiment described above.

すなわち、第3の実施形態における発電電力制御部104のブロック図を図11に示すように、前述した第2の実施形態におけるPID制御部204を界磁電源電圧Vfの大きさに応じてPWMデューティ比の重み設定を変更してPWMデューティ比Dを出力するPID制御部206に置換したことを除いては、図8と同様の構成を有し、同様の構成を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。   That is, as shown in the block diagram of the generated power control unit 104 in the third embodiment in FIG. 11, the PID control unit 204 in the second embodiment described above is changed in PWM duty according to the magnitude of the field power supply voltage Vf. Except that the ratio weight setting is changed and replaced with the PID control unit 206 that outputs the PWM duty ratio D, it has the same configuration as in FIG. Detailed description thereof will be omitted.

PID制御部206では、前述した第2の実施形態と同様に、実出力電力Pと目標出力電力PGとの偏差ΔPが入力され、前記(5)式に示すPID制御を施してPWMデューティ比Dを出力する。
このとき、界磁電源電圧Vfの大きさに応じてα特性を変更する。即ち、本実施形態におけるα特性を図12に示すように、界磁電源電圧Vfが所定値より小さいときにはαをα1に設定し、界磁電源電圧Vfが所定値以上であるときにはα1より小さいα2に設定する。
In the PID control unit 206, as in the second embodiment described above, the deviation ΔP between the actual output power P and the target output power PG is input, and PID control shown in the above equation (5) is performed to obtain the PWM duty ratio D. Is output.
At this time, the α characteristic is changed according to the magnitude of the field power supply voltage Vf. That is, as shown in FIG. 12, the α characteristic in this embodiment is set to α1 when the field power supply voltage Vf is smaller than a predetermined value, and α2 smaller than α1 when the field power supply voltage Vf is equal to or larger than the predetermined value. Set to.

これにより、発電機電圧Vgが大きい領域では、フィードバック制御におけるPWMデューティ比Dの重みを低電圧時と比較して小さく設定することができ、目標の界磁電流を発生させるためのPWMデューティ比Dを適切に制御することができる。したがって、例えば、図10において制御点aから制御点bに遷移するとき、曲線Bに示すような状態遷移とすることができる。   Thereby, in the region where the generator voltage Vg is large, the weight of the PWM duty ratio D in the feedback control can be set smaller than that at the time of the low voltage, and the PWM duty ratio D for generating the target field current. Can be controlled appropriately. Therefore, for example, when transitioning from the control point a to the control point b in FIG.

このように、上記第3の実施形態では、発電機電圧の大きさに応じてPWMデューティ比の重み設定を変更するようにしたので、発電機電圧が高い領域では発電機電圧が低い領域と比較してPWMデューティ比を小さく設定することができ、前述した第2の実施形態のように発電出力のオーバーシュートと出力変動が発生するという問題が生じることなく、適切な制御を行うことができる。   As described above, in the third embodiment, since the weight setting of the PWM duty ratio is changed according to the magnitude of the generator voltage, the region where the generator voltage is high is compared with the region where the generator voltage is low. Thus, the PWM duty ratio can be set small, and appropriate control can be performed without causing problems such as overshoot of the power generation output and output fluctuation as in the second embodiment described above.

なお、上記第3の実施形態においては、界磁電源電圧Vfに応じてα特性を変更する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発電機電圧Vgに応じてα特性を変更するようにしてもよい。
また、上記第3の実施形態においては、α特性を図12に示すように設定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、Vg>Vbでの界磁電流Ifg=a×Vf×Dの関係より、図13(a)に示すように、発電機電圧Vgが大きいほどPWMデューティ比Dの寄与度が比例的に小さくなるように設定してもよい。
In the third embodiment, the case where the α characteristic is changed according to the field power supply voltage Vf has been described. However, the present invention is not limited to this, and the α characteristic is changed according to the generator voltage Vg. You may make it do.
In the third embodiment, the case where the α characteristic is set as shown in FIG. 12 has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, from the relationship of the field current Ifg = a × Vf × D when Vg> Vb, as shown in FIG. 13A, the contribution of the PWM duty ratio D is proportionally smaller as the generator voltage Vg is larger. You may set so that.

また、図13(b)に示すように、発電機電圧Vgがバッテリ電圧Vb以下のとき、αを所定値に固定し、発電機電圧Vgがバッテリ電圧Vbを超えて大きくなるにしたがってαが比例的に小さくなるように設定してもよい。
さらに、上記第3の実施形態においては、界磁電源電圧の大きさに応じてα特性のみを変更する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、β特性も変更するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 13B, when the generator voltage Vg is equal to or lower than the battery voltage Vb, α is fixed to a predetermined value, and α is proportional as the generator voltage Vg increases beyond the battery voltage Vb. You may set so that it may become small automatically.
Furthermore, in the third embodiment, the case where only the α characteristic is changed according to the magnitude of the field power supply voltage has been described. However, the present invention is not limited to this, and the β characteristic is also changed. Also good.

次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
この第4の実施形態は、界磁電源電圧とPWMデューティ比との乗算値をフィードバック制御するようにしたものである。
すなわち、第4の実施形態における発電電力制御部104のブロック図を図14に示すように、前述した第2の実施形態におけるPID制御部204を界磁電源電圧VfとPWMデューティ比Dとの積(Vf×D)をフィードバック制御してPWMデューティ比Dを出力するPID制御部207に置換したことを除いては、図8と同様の構成を有し、同様の構成を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In the fourth embodiment, the multiplication value of the field power supply voltage and the PWM duty ratio is feedback-controlled.
That is, as shown in the block diagram of the generated power control unit 104 in the fourth embodiment in FIG. 14, the PID control unit 204 in the second embodiment described above is the product of the field power supply voltage Vf and the PWM duty ratio D. Except that (Vf × D) is feedback controlled and replaced with a PID control unit 207 that outputs a PWM duty ratio D, the configuration is the same as in FIG. The detailed explanation is omitted.

PID制御部207では、実出力電力Pと目標出力電力PGとの偏差ΔPが入力され、下記(6)式に示すPID制御を施してPWMデューティ比Dを出力する。
Vf×D=α×(PG−P)+β×∫(PG−P)
D={α×(PG−P)+β×∫(PG−P)}/Vf ………(6)
前述したように、Vg>Vbにおいて界磁電流Ifg=a×Vf×Dであり、この関係から(Vf×D)を界磁電流Ifgと見立ててフィードバック制御することが可能となる。
The PID control unit 207 receives a deviation ΔP between the actual output power P and the target output power PG, performs PID control shown in the following equation (6), and outputs the PWM duty ratio D.
Vf × D = α × (PG−P) + β × ∫ (PG−P)
D = {α × (PG−P) + β × ∫ (PG−P)} / Vf (6)
As described above, when Vg> Vb, the field current Ifg = a × Vf × D. From this relationship, it is possible to perform feedback control assuming that (Vf × D) is the field current Ifg.

このように、上記第4の実施形態では、界磁電源電圧とPWMデューティ比との積をフィードバック制御するので、実質的に界磁電流をフィードバック制御しているような制御効果を得ることができる。
また、前述した第3の実施形態のようにα特性の変更マップを設けることなく、界磁電源電圧が大きい領域ではPWMデューティ比の重みを低電圧時と比べて小さく設定することができ、界磁電源電圧の大きさを考慮した適切な制御を行うことができる。
As described above, in the fourth embodiment, since the product of the field power supply voltage and the PWM duty ratio is feedback-controlled, it is possible to obtain a control effect such that the field current is substantially feedback-controlled. .
Further, without providing a change map of the α characteristic as in the third embodiment, the weight of the PWM duty ratio can be set smaller in the region where the field power supply voltage is large than in the case of the low voltage. Appropriate control in consideration of the magnitude of the magnetic power supply voltage can be performed.

次に、本発明の第5の実施形態について説明する。
この第5の実施形態は、発電機の回転速度をパラメータとする発電電力特性から、発電電力を制御するようにしたものである。
すなわち、第5の実施形態における発電電力制御部104のブロック図を図15に示すように、前述した図7に示す第1の実施形態における実電力演算部201を削除し、PID制御部202を発電機7の回転速度ωgと目標出力電力PGとに基づいて目標界磁電流Iftを出力する目標界磁電流演算部208に置換したことを除いては、図7と同様の構成を有し、同様の構成を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the fifth embodiment, the generated power is controlled from the generated power characteristic using the rotational speed of the generator as a parameter.
That is, as shown in the block diagram of the generated power control unit 104 in the fifth embodiment in FIG. 15, the actual power calculation unit 201 in the first embodiment shown in FIG. 7 is deleted, and the PID control unit 202 is changed. Except for the replacement with the target field current calculation unit 208 that outputs the target field current Ift based on the rotational speed ωg of the generator 7 and the target output power PG, it has the same configuration as FIG. Parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

4WDコントローラ8は、予め図16に示すような発電機7の回転速度毎の出力特性マップを格納しており、目標界磁電流演算部208では、先ず発電機7の回転速度ωgに対応する出力特性マップを検索する。
この出力特性マップは、横軸に出力電流、縦軸に出力電圧をとり、所定の回転速度ωgで界磁電流Ifgが一定のときに発電機7が出力する電流と電圧とを示す図であり、きめ細かく微小回転速度毎(例えば、100rpm毎)に設定する。
The 4WD controller 8 stores an output characteristic map for each rotational speed of the generator 7 as shown in FIG. 16 in advance, and the target field current calculation unit 208 first outputs corresponding to the rotational speed ωg of the generator 7. Search the characteristic map.
This output characteristic map is a diagram showing the current and voltage output by the generator 7 when the field current Ifg is constant at a predetermined rotational speed ωg, with the output current on the horizontal axis and the output voltage on the vertical axis. Finely set every minute rotation speed (for example, every 100 rpm).

現在の回転速度ωgでの出力特性マップが検索されると、図17に示すように、目標出力電力PGをもとに決定される電力一定線P1に応じて、余裕を持って目標出力電力PGを供給できる界磁電流値IfFを算出する。
具体的には、電力一定線P1において目標出力電力PGを供給するのに効率の良い範囲P2を決定し、これを制御に使用する電圧・電流範囲とする。そして、この範囲をある程度の余裕を持ってカバーできる特性(3)を選択する。つまり、目標出力電力PGを効率良く出力するための電圧及び電流を、余裕を持って出力することができる界磁電流値が選択される。
When the output characteristic map at the current rotational speed ωg is retrieved, as shown in FIG. 17, the target output power PG with a margin is provided according to the constant power line P1 determined based on the target output power PG. The field current value IfF that can be supplied is calculated.
Specifically, a range P2 that is efficient for supplying the target output power PG on the constant power line P1 is determined, and this is set as a voltage / current range used for control. Then, the characteristic (3) that can cover this range with a certain margin is selected. That is, a field current value that can output with sufficient margins a voltage and a current for efficiently outputting the target output power PG is selected.

次に、この特性(3)に相当する界磁電流値IfFを目標界磁電流Iftとして出力する。なお、余裕が大きすぎる特性(4)〜(6)は、界磁電流増大による電力消費を生じる可能性があるため適切でない。
このようにして選択された目標界磁電流Iftと界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ifgとの偏差が零となるように制御することにより、実出力電力Pが目標出力電力Pgに制御される。
Next, the field current value IfF corresponding to the characteristic (3) is output as the target field current Ift. Note that the characteristics (4) to (6) whose margin is too large are not appropriate because there is a possibility of causing power consumption due to an increase in the field current.
By controlling so that the deviation between the target field current Ift thus selected and the actual field current Ifg detected by the field current sensor becomes zero, the actual output power P becomes the target output power Pg. Be controlled.

この図15の処理において、目標界磁電流演算部208の処理が目標界磁電流演算手段に対応している。
このように、上記第5の実施形態では、発電機の回転速度をパラメータとする発電電力特性から発電機の界磁電流を制御するので、適切な発電制御を行ってモータに必要な電力を供給することができる。
また、発電電力特性から発電機の電力が効率良く出力できるような界磁電流を選択するので、界磁電流が低すぎてトルクが出せなかったり、界磁電流が高すぎて電力消費が生じたりすることを確実に防止することができる。
In the processing of FIG. 15, the processing of the target field current calculation unit 208 corresponds to the target field current calculation means.
As described above, in the fifth embodiment, since the field current of the generator is controlled from the generated power characteristic using the rotation speed of the generator as a parameter, appropriate power generation control is performed to supply the necessary power to the motor. can do.
Also, since the field current is selected so that the power of the generator can be output efficiently from the generated power characteristics, the field current is too low to generate torque, or the field current is too high and power consumption occurs. This can be surely prevented.

なお、上記第5の実施形態においては、目標界磁電流演算部208で算出された界磁電流値IfFをそのまま目標界磁電流Iftとして出力する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発電機特性のばらつきや温度変化等による特性変化を考慮し、図18に示すように、目標界磁電流演算部208で算出された界磁電流値IfFをFF項とし、且つ実出力電力Pと目標出力電力PGとの偏差による修正を加えるようにしてもよい。   In the fifth embodiment, the case where the field current value IfF calculated by the target field current calculation unit 208 is directly output as the target field current Ift has been described. However, the present invention is not limited to this. In consideration of variations in generator characteristics and changes in temperature due to temperature changes, the field current value IfF calculated by the target field current calculation unit 208 is set as the FF term and the actual output power as shown in FIG. You may make it add correction by the deviation of P and target output electric power PG.

この場合、目標界磁電流演算部208の後にPI制御部209を設け、このPID制御部209で次式に示すフィードバック制御を施して、目標界磁電流Iftを出力する。
Ift=IfF+A×(PG−P)+B×∫(PG−P) ………(7)
ここで、実出力電力Pは、前述した第1〜第4の実施形態と同様に、発電機電圧センサ値と発電機電流センサ値とを乗算して求める。
In this case, a PI control unit 209 is provided after the target field current calculation unit 208, and the PID control unit 209 performs feedback control shown in the following equation to output the target field current Ift.
Ift = IfF + A × (PG−P) + B × ∫ (PG−P) (7)
Here, the actual output power P is obtained by multiplying the generator voltage sensor value and the generator current sensor value as in the first to fourth embodiments described above.

次に、本発明の第6の実施形態について説明する。
この第6の実施形態は、前述した第5の実施形態において、発電機の界磁電流をPWM制御するようにしたものである。
図19は、第6の実施形態における発電電力制御部104を示すブロック図である。
先ず、前述した第5の実施形態と同様に、目標界磁電流演算部208で目標界磁電流Iftを算出し、この目標界磁電流Iftと界磁電流換算値との偏差ΔIftをPID制御部210に出力する。そして、PID制御部210では、この偏差ΔIftが零となるようなPWMデューティ比Dを出力する。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the sixth embodiment, the field current of the generator is PWM-controlled in the fifth embodiment described above.
FIG. 19 is a block diagram showing the generated power control unit 104 in the sixth embodiment.
First, similarly to the fifth embodiment described above, the target field current calculation unit 208 calculates the target field current Ift, and the deviation ΔIft between the target field current Ift and the field current converted value is calculated by the PID control unit. Output to 210. Then, the PID control unit 210 outputs a PWM duty ratio D such that the deviation ΔIft becomes zero.

ここで、前述したように界磁電流Ifg=a×Vf×Dで表されるので、目標界磁電流Iftは、目標PWMデューティ比をDtとするとIft=a×Vf×Dtで表される。したがって、(Vf×D)を界磁電流に見立てた界磁電流換算値としてフィードバック制御することで、実質的に界磁電流をフィードバック制御しているような制御効果を得ることができる。   Here, since the field current Ifg = a × Vf × D is expressed as described above, the target field current Ift is expressed by Ift = a × Vf × Dt, where the target PWM duty ratio is Dt. Therefore, by performing feedback control as a field current converted value based on (Vf × D) as a field current, it is possible to obtain a control effect in which the field current is substantially feedback controlled.

このようにして出力されたPWMデューティ比DをPWM駆動部211で制御することで、界磁電流Ifgを制御する。
このように、上記第6の実施形態では、前述した第5の実施形態のように、界磁電流センサを設けることなく界磁電流をフィードバック制御することができ、コストを削減することができる。
The field current Ifg is controlled by controlling the PWM duty ratio D thus output by the PWM drive unit 211.
As described above, in the sixth embodiment, the field current can be feedback controlled without providing a field current sensor as in the above-described fifth embodiment, and the cost can be reduced.

なお、上記第6の実施形態においては、目標界磁電流演算部208で算出された界磁電流値IfFをそのまま目標界磁電流Iftとして出力する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発電機特性のばらつきや温度変化等による特性変化を考慮し、図20に示すように、目標界磁電流演算部208で算出された界磁電流値IfFをFF項とし、且つ実出力電力Pと目標出力電力PGとの偏差による修正を加えるようにしてもよい。   In the sixth embodiment, the case where the field current value IfF calculated by the target field current calculation unit 208 is directly output as the target field current Ift has been described. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 20, the field current value IfF calculated by the target field current calculation unit 208 is set as the FF term, and the actual output power is taken into consideration. You may make it add correction by the deviation of P and target output electric power PG.

この場合、界磁電流指令演算部208の後にPI制御部212を設け、このPI制御部211で、次式で表されるPI制御を施して、目標界磁電流Iftを出力する。
Ift=IfF+A×(PG−P)+B×∫(PG−P) ………(8)
ここで、実出力電力Pは、前述した第1〜第4の実施形態と同様に、発電機電圧センサ値と発電機電流センサ値とを乗算して求める。
In this case, a PI control unit 212 is provided after the field current command calculation unit 208, and the PI control unit 211 performs PI control represented by the following expression to output a target field current Ift.
Ift = IfF + A × (PG−P) + B × ∫ (PG−P) (8)
Here, the actual output power P is obtained by multiplying the generator voltage sensor value and the generator current sensor value as in the first to fourth embodiments described above.

次に本発明の第7の実施形態について説明する。
この第7の実施形態は、モータが必要とする目標電圧及び目標電流に基づいて、発電機の界磁を制御するようにしたものである。
すなわち、第7の実施形態における発電機制御部8Cの詳細を図21に示すように、発電機制御部8Cは、目標発電電力演算部301、目標電圧演算部302、目標電流演算部303、目標界磁電流演算部304、界磁電流制御部305で構成され、モータ4が必要とする目標電圧及び目標電流に基づいて、マップを用いて発電機7の目標界磁電流Iftを算出し、実際の界磁電流Ifgが当該目標界磁電流Ifgとなるように制御する。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
In the seventh embodiment, the field of the generator is controlled based on the target voltage and target current required by the motor.
That is, as shown in FIG. 21 in detail of the generator control unit 8C in the seventh embodiment, the generator control unit 8C includes a target generated power calculation unit 301, a target voltage calculation unit 302, a target current calculation unit 303, a target The field current calculation unit 304 and the field current control unit 305 are configured to calculate the target field current Ift of the generator 7 using a map based on the target voltage and the target current required by the motor 4, and actually The field current Ifg is controlled to be the target field current Ifg.

目標発電電力演算部301は、前述したモータ必要電力演算部8Bから出力されるモータ必要電力Pmに基づいて、次式をもとに発電機7が出力すべき目標出力電力PGを算出する。
PG=Pm/Иm ………(9)
ここで、Иmはモータ効率である。
The target generated power calculation unit 301 calculates the target output power PG that the generator 7 should output based on the following equation based on the motor required power Pm output from the motor required power calculation unit 8B described above.
PG = Pm / Иm ……… (9)
Here, Иm is the motor efficiency.

目標電圧演算部302は、トルク指令値Ttとモータ回転数Nmとに基づいて、予め格納されたマップを参照して、モータが必要とする目標電圧Vdc*を算出する。
目標電流演算部303は、前記目標発電電力演算部301で算出された目標出力電力PGと前記目標電圧演算部302で算出された目標電圧Vdc*とに基づいて、次式をもとにインパータ9が必要とする電流即ち発電機7が出力すべき目標電流Idc*を算出する。
Idc*=PG/Vdc* ………(10)
目標界磁電流演算部304は、発電機7の出力電圧及び出力電流が目標電圧Vdc*及び目標電流Idc*となるように界磁電流Ifgを制御するための制御信号を出力する。具体的には、出力電圧、出力電流及び界磁電流をパラメータとする発電機特性マップを用いる。
The target voltage calculation unit 302 calculates a target voltage Vdc * required by the motor with reference to a map stored in advance based on the torque command value Tt and the motor rotation speed Nm.
Based on the target output power PG calculated by the target generated power calculation unit 301 and the target voltage Vdc * calculated by the target voltage calculation unit 302, the target current calculation unit 303 is based on the following equation, Required current, that is, a target current Idc * to be output by the generator 7 is calculated.
Idc * = PG / Vdc * (10)
The target field current calculation unit 304 outputs a control signal for controlling the field current Ifg so that the output voltage and output current of the generator 7 become the target voltage Vdc * and the target current Idc * . Specifically, a generator characteristic map using the output voltage, output current, and field current as parameters is used.

図22(a)は発電機の自励特性図である。自励の場合は界磁電流を発電機自身で発生した電圧を利用して流すため、発電機特性は界磁電流そのものでなく、界磁電流駆動回路にかける電圧のデューティ比をパラメータとする。つまり、この発電機特性は、発電機界磁電流の駆動回路のパルス幅が一定であるときに発電機7が出力する電圧と電流とを示している。   FIG. 22A is a self-excited characteristic diagram of the generator. In the case of self-excitation, the field current is caused to flow by using the voltage generated by the generator itself. Therefore, the generator characteristic uses not the field current itself but the duty ratio of the voltage applied to the field current drive circuit as a parameter. That is, this generator characteristic indicates the voltage and current output by the generator 7 when the pulse width of the generator field current drive circuit is constant.

また、図22(b)は発電機の他励特性図である。他励の場合は界磁電圧を他の電源から与えることにより界磁電流を流すため、界磁電流そのものをパラメータとする。つまり、この発電機特性は、発電機界磁電流が一定であるときに発電機7が出力する電圧と電流とを示している。
つまり、自励動作を行った場合は、図22(a)に示す自励特性図を参照し、目標電圧Vdc*と目標電流Idc*とに基づいて、発電機7の出力電圧及び出力電流が目標電圧Vdc*及び目標電流Idc*となるような特性(2)を選択する。そして、この特性(2)に相当する界磁駆動パルス幅に基づいて、界磁電流Ifgを制御するためのPWMデューティ比Dを出力する。
FIG. 22B is another excitation characteristic diagram of the generator. In the case of separate excitation, a field current is supplied by applying a field voltage from another power source, so the field current itself is used as a parameter. That is, this generator characteristic indicates the voltage and current output by the generator 7 when the generator field current is constant.
That is, when the self-excitation operation is performed, the output voltage and output current of the generator 7 are determined based on the target voltage Vdc * and the target current Idc * with reference to the self-excitation characteristic diagram shown in FIG. The characteristic (2) is selected so that the target voltage Vdc * and the target current Idc * are obtained. Then, a PWM duty ratio D for controlling the field current Ifg is output based on the field drive pulse width corresponding to the characteristic (2).

また、他励動作を行った場合は、図22(b)に示す他励特性図を参照し、目標電圧Vdc*と目標電流Idc*とに基づいて、発電機7の出力電圧及び出力電流が目標電圧Vdc*及び目標電流Idc*となるような特性(3)を選択する。そして、この特性(3)に相当する界磁電流を目標界磁電流Iftとして出力する。
界磁電流制御部305は、前記目標界磁電流演算部304から出力されるPWMデューティ比D又は目標界磁電流Iftに基づいて、実界磁電流Ifgを制御する。
これにより、発電機7は目標電圧Vdc*及び目標電流Idc*に一致するような電圧及び電流を出力することになる。
When the separate excitation operation is performed, the output voltage and output current of the generator 7 are determined based on the target voltage Vdc * and the target current Idc * with reference to the separate excitation characteristic diagram shown in FIG. The characteristic (3) is selected so that the target voltage Vdc * and the target current Idc * are obtained. Then, the field current corresponding to the characteristic (3) is output as the target field current Ift.
The field current control unit 305 controls the actual field current Ifg based on the PWM duty ratio D or the target field current Ift output from the target field current calculation unit 304.
As a result, the generator 7 outputs a voltage and current that match the target voltage Vdc * and the target current Idc * .

この図21において、目標発電電力演算部301の処理が目標出力電力演算手段に対応し、目標電圧演算部302の処理が電圧演算手段に対応し、目標電流演算部303の処理が電流演算手段に対応している。
このように、上記第7の実施形態では、モータが必要とする電圧及び電流を発電機で発生するように界磁を制御するので、モータで消費する電力と発電機で発生する電力とのバランスをとることができ、システムのロスを抑制して適切な動作点で動作することができる。
In FIG. 21, the processing of the target generated power calculation unit 301 corresponds to the target output power calculation unit, the processing of the target voltage calculation unit 302 corresponds to the voltage calculation unit, and the processing of the target current calculation unit 303 corresponds to the current calculation unit. It corresponds.
As described above, in the seventh embodiment, since the field is controlled so that the voltage and current required by the motor are generated by the generator, the balance between the power consumed by the motor and the power generated by the generator. Therefore, it is possible to operate at an appropriate operating point while suppressing system loss.

なお、上記第7の実施形態においては、目標電圧演算部302でトルク指令値Ttとモータ回転数Nmとに基づいてマップを参照して目標電圧Vdc*を算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、モータ制御部8Dのベクトル制御において、トルク指令値Ttに基づいて算出されるd軸電圧指令値Vdrとq軸電圧指令値Vqrとのベクトル和により目標電圧Vdc*を算出するようにしてもよい。
また、上記第7の実施形態においては、目標発電電力演算部301で前記(9)式をもとに目標出力電力PGを算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第1〜第6の実施形態のように、電力制限値PL1及びPL2を設けて目標出力電力PGを算出するようにしてもよい。
In the seventh embodiment, the target voltage calculator 302 calculates the target voltage Vdc * by referring to the map based on the torque command value Tt and the motor rotation speed Nm. The target voltage Vdc * is calculated by the vector sum of the d-axis voltage command value Vdr and the q-axis voltage command value Vqr calculated based on the torque command value Tt in the vector control of the motor control unit 8D. You may make it do.
Moreover, in the said 7th Embodiment, although the case where target output electric power PG was calculated based on said (9) Formula by the target generated electric power calculating part 301 was demonstrated, it is not limited to this, The above-mentioned As in the first to sixth embodiments, the target output power PG may be calculated by providing the power limit values PL1 and PL2.

次に、本発明の第8の実施形態について説明する。
この第8の実施形態は、発電機の目標出力電力に基づいて当該発電機の目標動作点を算出し、この目標動作点に基づいて発電機の界磁を制御するようにしたものである。
すなわち、第8の実施形態における発電機制御部8Cの詳細を図23に示すように、図6に示す発電機制御部8Cにおける目標発電電力決定部103の後に発電機7の目標動作点を設定する目標動作点設定部105を追加し、発電電力制御部104を目標動作点設定部105で設定された目標動作点に基づいて発電機7の界磁を制御する発電電力制御部106に置換したことを除いては図6と同様の処理を行い、図6と同様の処理を行う部分には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
In the eighth embodiment, a target operating point of the generator is calculated based on the target output power of the generator, and the field of the generator is controlled based on the target operating point.
That is, as shown in FIG. 23 in detail of the generator control unit 8C in the eighth embodiment, the target operating point of the generator 7 is set after the target generated power determination unit 103 in the generator control unit 8C shown in FIG. The target operating point setting unit 105 is added, and the generated power control unit 104 is replaced with the generated power control unit 106 that controls the field of the generator 7 based on the target operating point set by the target operating point setting unit 105. Except for this, the same processing as in FIG. 6 is performed, and the same reference numerals are given to the portions performing the same processing as in FIG.

目標動作点設定部105では、先ず目標発電電力決定部103から出力される目標出力電力PG即ちモータ使用可能電力に基づいて、次式をもとにモータトルク指令値Ttを算出する。
Tt=(PG×Иm)/Vm ………(11)
次に、このモータトルク指令値Ttを効率良く発生することができるインバータ9の入力電圧及び入力電流即ち発電機7の目標電圧Vt及び目標電流Itをモータ使用可能電力PGの範囲内で決定する。具体的には、図24に示すように、モータ使用可能電力PGに相当する電力一定線Pと、破線で示す最大効率動作点線ηとの交点を発電機7の目標動作点(Vt,It)として選定する。
つまり、この目標動作点設定部105では、目標出力電力PGを出力可能な発電機動作点のうち、効率が最大となる動作点を目標動作点(Vt,It)として設定することになる。
The target operating point setting unit 105 first calculates a motor torque command value Tt based on the following equation based on the target output power PG output from the target generated power determining unit 103, that is, the motor usable power.
Tt = (PG × Иm) / Vm (11)
Next, the input voltage and input current of the inverter 9 that can efficiently generate the motor torque command value Tt, that is, the target voltage Vt and the target current It of the generator 7 are determined within the range of the motor usable power PG. Specifically, as shown in FIG. 24, the intersection of the constant power line P corresponding to the motor usable power PG and the maximum efficiency operating dotted line η indicated by the broken line is the target operating point (Vt, It) of the generator 7. Select as
That is, the target operating point setting unit 105 sets the operating point at which the efficiency is maximum among the generator operating points capable of outputting the target output power PG as the target operating point (Vt, It).

一般に発電機効率は高電圧・低電流時が高く、モータ効率は微小電流時を除けば大きい変化がないことから、発電機効率とモータ効率とをあわせた総合効率の良い高電圧・低電流で動作することが望ましい。また、システムには上限電圧Vmax(例えば、60V)や上限電流Imax(インバータ素子の定格や発電機・モータの設計上決まる。例えば、30A)が存在するので、電圧が上限電圧Vmaxに近づいたら、電圧は略一定もしくは微増で電流値が増加する動作点が選ばれ、最終的には電流値増加も上限電流Imaxまでとなる。これらの動作点を連続した線が最大効率動作点線ηであり、この最大効率動作点線ηは予め格納しておく。
そして、このようにして求められた目標電圧Vtが発電電力制御部106に入力され、発電電力制御部106で発電機7の出力電圧Vが目標電圧Vtとなるように界磁電流Ifgを制御する。
In general, the generator efficiency is high at high voltage and low current, and the motor efficiency does not change much except when it is at a very low current. It is desirable to work. Further, since the system has an upper limit voltage V max (for example, 60 V) and an upper limit current I max (determined by the inverter element rating and the generator / motor design. For example, 30 A), the voltage becomes the upper limit voltage V max . When approaching, an operating point at which the current value increases with a substantially constant or slight increase in voltage is selected, and eventually the current value increases up to the upper limit current I max . The continuous line of these operating points is the maximum efficiency operating dotted line η, and this maximum efficiency operating dotted line η is stored in advance.
The target voltage Vt thus obtained is input to the generated power control unit 106, and the generated power control unit 106 controls the field current Ifg so that the output voltage V of the generator 7 becomes the target voltage Vt. .

図25は、発電電力制御部106の詳細を示すブロック図である。この発電電力制御部106では、目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差が零となるように、実際の発電機界磁電流Ifgをモニタしながら発電機界磁電流値をフィードバックするものである。
先ず、発電機電圧センサからの出力電圧Vと目標電圧Vtとの偏差ΔVがPID制御部221に入力され、PID制御部221は、偏差ΔVが零となるような目標界磁電流Iftを出力する。
FIG. 25 is a block diagram showing details of the generated power control unit 106. The generated power control unit 106 feeds back the generator field current value while monitoring the actual generator field current Ifg so that the deviation between the target voltage Vt and the output voltage V becomes zero.
First, the deviation ΔV between the output voltage V from the generator voltage sensor and the target voltage Vt is input to the PID control unit 221, and the PID control unit 221 outputs a target field current Ift that makes the deviation ΔV zero. .

本実施形態では、界磁電流検出手段としての界磁電流センサを設けて実際の発電機界磁電流Ifgを検出する。そして、界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ifgと目標界磁電流Iftとの偏差ΔIfを求めてPID制御部222に出力する。PID制御部222は、偏差ΔIfが零となるように実界磁電流Ifgを制御する。   In the present embodiment, a field current sensor as a field current detection means is provided to detect the actual generator field current Ifg. Then, a deviation ΔIf between the actual field current Ifg detected by the field current sensor and the target field current Ift is obtained and output to the PID control unit 222. The PID control unit 222 controls the real field current Ifg so that the deviation ΔIf becomes zero.

これにより、発電機7の出力電圧Vは目標電圧Vtに一致することになる。つまり、発電機7の出力電圧V及び出力電流Iから決定される現在の動作点が目標動作点に一致し、発電機7は、モータ4が必要とする電力Pmから算出される発電機7が出力すべき目標出力電力PGに応じたトルク指令値Ttを、効率良く発生することができる動作点で作動されることになる。   Thereby, the output voltage V of the generator 7 coincides with the target voltage Vt. That is, the current operating point determined from the output voltage V and the output current I of the generator 7 coincides with the target operating point, and the generator 7 is calculated from the power Pm required by the motor 4. The torque command value Tt corresponding to the target output power PG to be output is operated at an operating point where the torque command value Tt can be generated efficiently.

図23の処理において、目標動作点設定部105が目標動作点設定手段に対応している。
このように、上記第8の実施形態では、目標出力電力を出力可能な動作点のうち、発電機効率とモータ効率とをあわせた総合効率の良い動作点を目標動作点として発電機を制御するので、発電機及びインバータを効率の良い動作点で動作させることができる。
また、発電機の界磁電流をモニタしておき、この実界磁電流が目標界磁電流に追従するようにフィードバック制御するので、確実に出力電圧を目標電圧に追従させることができる。
In the processing of FIG. 23, the target operating point setting unit 105 corresponds to the target operating point setting means.
As described above, in the eighth embodiment, the generator is controlled by setting the operating point having a good overall efficiency, which is the sum of the generator efficiency and the motor efficiency, among the operating points capable of outputting the target output power as the target operating point. Therefore, the generator and the inverter can be operated at an efficient operating point.
Moreover, since the field current of the generator is monitored and feedback control is performed so that the actual field current follows the target field current, the output voltage can be made to follow the target voltage with certainty.

なお、上記第8の実施形態においては、発電電力制御部106で発電機7の実界磁電流Ifgをモニタしながら目標界磁電流Iftに追従させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差が零となるように、発電機界磁電流をPWM制御するようにしてもよい。この場合、図8に示す前述した第2の実施形態の発電電力制御部104で偏差ΔPに対してPID制御を施しているのに対し、実出力電力Pを出力電力Vに、目標出力電力PGを目標電圧Vに置換し、目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差ΔVに対してPID制御を施して発電機7の界磁電流駆動回路のPWMデューティ比Dを制御するようにすればよい。   In the eighth embodiment, the case where the generated power control unit 106 follows the target field current Ift while monitoring the actual field current Ifg of the generator 7 has been described. However, the present invention is not limited to this. Instead, the generator field current may be PWM controlled so that the deviation between the target voltage Vt and the output voltage V becomes zero. In this case, while the PID control is performed on the deviation ΔP in the generated power control unit 104 of the second embodiment described above shown in FIG. 8, the actual output power P is set to the output power V, and the target output power PG. Is replaced with the target voltage V, and the PID control is performed on the deviation ΔV between the target voltage Vt and the output voltage V to control the PWM duty ratio D of the field current drive circuit of the generator 7.

また、この発電電力制御部106では、前述した第3の実施形態の発電電力制御部104のように、界磁電源電圧Vfの大きさに応じてPWMデューティ比Dの重み設定を変更するようにしたり、前述した第4の実施形態の発電電力制御部104のように、界磁電源電圧VfとPWMデューティ比Dとの乗算値(Vf×D)をフィードバック制御したりするようにしてもよい。この場合にも、上記のように、実出力電力Pを出力電力Vに、目標出力電力PGを目標電圧Vに置換して各処理を施せばよい。   In addition, the generated power control unit 106 changes the weight setting of the PWM duty ratio D according to the magnitude of the field power supply voltage Vf, like the generated power control unit 104 of the third embodiment described above. Alternatively, as in the above-described generated power control unit 104 of the fourth embodiment, the multiplication value (Vf × D) of the field power supply voltage Vf and the PWM duty ratio D may be feedback-controlled. Also in this case, as described above, the actual output power P may be replaced with the output power V, and the target output power PG may be replaced with the target voltage V to perform each process.

次に、本発明の第9の実施形態について説明する。
この第9の実施形態は、発電機の現在の出力可能特性線が目標とする出力可能特性線となるようにフィードバック制御することで、発電機の界磁を制御するようにしたものである。
すなわち、第9の実施形態における発電機制御部8Cの詳細を図26に示すように、図23に示す前述した第8の実施形態の目標動作点設定部105を、目標出力電力PGから目標動作点を含む出力可能特性線StのV軸切片V0tを出力する目標動作点設定部107に置換し、現在の動作点(V,I)を含む出力可能特性線SのV軸切片V0を出力する現在動作点検出部108を追加し、発電電力制御部106を、現在動作点検出部108で検出したV軸切片V0が目標動作点設定部107で設定した目標V軸切片V0tとなるように制御する発電電力制御部109に置換したことを除いては図23と同様の処理を行い、図23と同様の処理を行う部分には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described.
In the ninth embodiment, the field of the generator is controlled by performing feedback control so that the current output possible characteristic line of the generator becomes the target output possible characteristic line.
That is, as shown in FIG. 26 for details of the generator control unit 8C in the ninth embodiment, the target operating point setting unit 105 in the above-described eighth embodiment shown in FIG. The target operating point setting unit 107 that outputs the V-axis intercept V 0 t of the output possible characteristic line St including the point is replaced with the V-axis intercept V 0 of the output possible characteristic line S including the current operating point (V, I). Is added to the current operating point detection unit 108, and the generated power control unit 106 is set so that the V axis intercept V 0 detected by the current operating point detection unit 108 is the target V axis intercept V 0 set by the target operating point setting unit 107. Except for the replacement with the generated power control unit 109 that controls to be t, the same processing as in FIG. 23 is performed, and the same processing parts as in FIG. Is omitted.

目標動作点設定部107では、前述した目標動作点設定部105と同様に、先ず目標発電電力決定部103から出力される目標出力電力PG即ちモータ使用可能電力に基づいて、前記(5)式をもとにモータトルク指令値Ttを算出する。次に、前述した図8に示すように、モータ使用可能電力PGに相当する電力一定線Pと、最大効率動作点線ηとの交点を発電機7の目標動作点(Vt,It)として選定する。   In the target operating point setting unit 107, similarly to the target operating point setting unit 105 described above, first, based on the target output power PG output from the target generated power determining unit 103, that is, the motor usable power, the above equation (5) is obtained. Based on the motor torque command value Tt. Next, as shown in FIG. 8 described above, the intersection of the power constant line P corresponding to the motor usable power PG and the maximum efficiency operating point line η is selected as the target operating point (Vt, It) of the generator 7. .

そして、図27に示す目標動作点(Vt,It)を含む出力可能特性線Stの目標V軸切片V0tを算出する。具体的には、目標電圧Vt及び目標電流Itをもとに、出力可能特性線Stの線形近似式Vt=−a×It+V0tに基づいて、目標V軸切片V0tを算出する。
ここで、出力可能特性線とは、発電機の回転速度と界磁電流とをパラメータとした発電機出力特性線であり、ある回転速度である界磁電流が与えられているとき、発電機はこの出力可能特性線上の電圧・電流を発生する。実際の出力可能特性線は非線形な線であるが、制御領域における出力可能特性線は単調減少であることから、本実施形態では線形近似を用いる。
Then, a target V-axis intercept V 0 t of the output possible characteristic line St including the target operating point (Vt, It) shown in FIG. 27 is calculated. Specifically, based on the target voltage Vt and the target current It, the target V-axis intercept V 0 t is calculated based on the linear approximate expression Vt = −a × It + V 0 t of the output possible characteristic line St.
Here, the output possible characteristic line is a generator output characteristic line with the rotation speed and field current of the generator as parameters, and when a field current at a certain rotation speed is given, the generator The voltage / current on this output possible characteristic line is generated. Although the actual output possible characteristic line is a non-linear line, since the output possible characteristic line in the control region is monotonically decreasing, linear approximation is used in this embodiment.

現在動作点検出部108では、図27に示す現在の動作点(V,I)を含む出力可能特性線SのV軸切片V0を算出する。具体的には、現在の電圧V及び電流Iをもとに、出力可能特性線Sの線形近似式V=−a×I+V0に基づいて、V軸切片V0を算出する。
発電電力制御部109では、V軸切片V0と目標V軸切片V0tとの大小関係に応じて、発電機7の界磁電流Ifgの増減を制御する。
例えば、インバータ側の入力インピーダンスの変動により電圧及び電流が変化しても、その電圧及び電流は発電機の出力可能特性線上を動くので、V軸切片が変化することはない。したがって、V軸切片V0を目標V軸切片V0tに一致させることで、現在の出力可能特性線Sと目標の出力可能特性線Stとの差をなくすようにする。
The current operating point detection unit 108 calculates the V-axis intercept V 0 of the output possible characteristic line S including the current operating point (V, I) shown in FIG. Specifically, based on the current voltage V and current I, the V-axis intercept V 0 is calculated based on the linear approximate expression V = −a × I + V 0 of the output possible characteristic line S.
The generated power control unit 109 controls the increase / decrease of the field current Ifg of the generator 7 according to the magnitude relationship between the V-axis intercept V 0 and the target V-axis intercept V 0 t.
For example, even if the voltage and current change due to fluctuations in the input impedance on the inverter side, the voltage and current move on the output possible characteristic line of the generator, so the V-axis intercept does not change. Therefore, by matching the V-axis intercept V 0 to the target V-axis intercept V 0 t, to eliminate the difference between the output possible characteristic line St of the current output possible characteristic line S and target.

図28は、発電電力制御部109の詳細を示すブロック図である。
先ず、目標動作点設定部107からの目標V軸切片V0tと現在動作点検出部108からのV軸切片V0との偏差ΔV0がPID制御部223に入力され、PID制御部223は、偏差ΔV0が零となるような目標界磁電流Iftを出力する。
そして、界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ifgと目標界磁電流Iftとの偏差ΔIfを求めてPID制御部224に出力する。PID制御部224は、偏差ΔIfが零となるように実界磁電流Ifgを制御する。
FIG. 28 is a block diagram showing details of the generated power control unit 109.
First, the deviation [Delta] V 0 and V-axis intercept V 0 which from the target V-axis intercept V 0 t and the current operating point detecting unit 108 from the target operating point setting part 107 is input to the PID controller 223, PID controller 223 The target field current Ift is output so that the deviation ΔV 0 becomes zero.
Then, a deviation ΔIf between the actual field current Ifg detected by the field current sensor and the target field current Ift is obtained and output to the PID control unit 224. The PID control unit 224 controls the real field current Ifg so that the deviation ΔIf becomes zero.

これにより、V軸切片V0は目標V軸切片V0tに一致することになる。
このように、上記第9の実施形態では、発電機の出力可能特性線に着目し、目標の動作点を含む出力可能特性線と現在の動作点を含む出力可能特性線との差がなくなるように、発電機の界磁電流をフィードバックするので、安定した発電機制御を行うことができる。
また、現在の出力可能特性線のV軸切片が目標の出力可能特性線のV軸切片となるように発電機の界磁電流を制御するので、インバータ側の入力インピーダンスの変動に対して影響を受けることなく、安定した発電機制御を行うことができる。
As a result, the V-axis intercept V 0 matches the target V-axis intercept V 0 t.
Thus, in the ninth embodiment, focusing on the output possible characteristic line of the generator, the difference between the output possible characteristic line including the target operating point and the output possible characteristic line including the current operating point is eliminated. In addition, since the field current of the generator is fed back, stable generator control can be performed.
In addition, since the field current of the generator is controlled so that the V-axis intercept of the current output-possible characteristic line becomes the V-axis intercept of the target output-possible characteristic line, it affects the fluctuation of the input impedance on the inverter side. Stable generator control can be performed without receiving.

なお、上記第9の実施形態においては、発電電力制御部109で発電機7の実界磁電流Ifgをモニタしながら目標界磁電流Iftに追従させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した第2の実施形態のように発電機界磁電流をPWM制御するようにしてもよい。この場合、目標V軸切片V0tとV軸切片V0との偏差が零となるように制御する。 In the ninth embodiment, the case where the generated power control unit 109 follows the target field current Ift while monitoring the actual field current Ifg of the generator 7 has been described. However, the present invention is not limited to this. Instead, the generator field current may be PWM-controlled as in the second embodiment described above. In this case, control is performed so that the deviation between the target V-axis intercept V 0 t and the V-axis intercept V 0 becomes zero.

また、この発電電力制御部109では、前述した第3の実施形態のように界磁電源電圧Vfの大きさに応じてPWMデューティ比Dの重み設定を変更するようにしたり、前述した第4の実施形態のように、界磁電源電圧VfとPWMデューティ比Dとの乗算値(Vf×D)をフィードバック制御したりするようにしてもよい。この場合、目標V軸切片V0tとV軸切片V0との偏差にPID制御を施すようにする。 Further, in the generated power control unit 109, the weight setting of the PWM duty ratio D is changed according to the magnitude of the field power supply voltage Vf as in the third embodiment described above, or the fourth power described above. As in the embodiment, the multiplication value (Vf × D) of the field power supply voltage Vf and the PWM duty ratio D may be feedback-controlled. In this case, PID control is performed on the deviation between the target V-axis intercept V 0 t and the V-axis intercept V 0 .

次に、本発明の第10の実施形態について説明する。
この第10の実施形態は、前述した第8及び第9の実施形態において、総合効率が最大となる動作点を目標動作点として発電機を制御しているのに対し、発電機の出力電力効率が最大となる動作点を目標動作点として設定するようにしたものである。
すなわち、第10の実施形態における発電機制御部8Cでは、図23の目標動作点設定部105又は図26の目標動作点設定部107で、図24に示す最大効率動作点線ηを用いて発電機7の目標動作点(Vt,It)を選定する代わりに、図29に示す最大出力動作点線Pmaxを用いて発電機7の目標動作点(Vt,It)を選定する。
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
In the tenth embodiment, the output power efficiency of the generator is controlled in the eighth and ninth embodiments described above, while the generator is controlled with the operating point at which the overall efficiency is maximized as the target operating point. Is set as the target operating point.
That is, in the generator control unit 8C in the tenth embodiment, the target operating point setting unit 105 in FIG. 23 or the target operating point setting unit 107 in FIG. 26 uses the maximum efficiency operating dotted line η shown in FIG. Instead of selecting the target operating point (Vt, It) of 7, the target operating point (Vt, It) of the generator 7 is selected using the maximum output operating point line Pmax shown in FIG.

図29は、本実施形態における目標動作点の選定方法を説明する図である。ここで、破線で示す曲線Sは、発電機回転速度ωgと界磁電流Ifgとをパラメータとした発電機出力特性線(発電機の出力可能特性線)である。また、双曲線状の曲線Pは等電力線であり、この線上では発電機7の出力電力が一定となる。つまり、出力可能特性線S上での出力電力は動作点によって異なり、出力可能特性線Sと等電力線Pとが接する動作点αでの出力電力が、出力可能特性線S上での最大出力電力となる。   FIG. 29 is a diagram illustrating a method for selecting a target operating point in the present embodiment. Here, a curved line S indicated by a broken line is a generator output characteristic line (generator output possible characteristic line) using the generator rotational speed ωg and the field current Ifg as parameters. A hyperbolic curve P is an isoelectric line, and the output power of the generator 7 is constant on this line. That is, the output power on the output possible characteristic line S varies depending on the operating point, and the output power at the operating point α where the output possible characteristic line S and the equal power line P are in contact is the maximum output power on the output possible characteristic line S. It becomes.

前記最大出力電力線Pmaxは、各出力可能特性線上の動作点において、発電機7の出力電力が最大となる点を結んでできる線である。
そして、モータ使用可能電力PGに相当する電力一定線Pと、最大出力電力線Pmaxとの交点を発電機7の目標動作点(Vt,It)として選定する。つまり、本実施形態における目標動作点設定部では、目標出力電力PGを出力可能な動作点のうち、発電機7の出力電力効率が最大となる動作点を目標動作点(Vt,It)として設定することになる。
このように、上記第10の実施形態では、目標出力電力を出力可能な動作点のうち、発電機の出力電力効率の良い動作点を目標動作点として発電機を制御するので、最低限の発電機界磁電流で所望のトルクを出力することができる。
The maximum output power line Pmax is a line formed by connecting the points at which the output power of the generator 7 becomes maximum at the operating points on each output possible characteristic line.
Then, the intersection of the constant power line P corresponding to the motor usable power PG and the maximum output power line Pmax is selected as the target operating point (Vt, It) of the generator 7. That is, in the target operating point setting unit in the present embodiment, among the operating points at which the target output power PG can be output, the operating point at which the output power efficiency of the generator 7 is maximized is set as the target operating point (Vt, It). Will do.
As described above, in the tenth embodiment, the generator is controlled with the operating point where the output power efficiency of the generator is good among the operating points capable of outputting the target output power as the target operating point. A desired torque can be output with the machine field current.

次に、本発明の第11の実施形態について説明する。
この第11の実施形態は、発電機を安定して動作させることができる安定領域内の動作点を、発電機の目標動作点として設定するようにしたものである。
すなわち、第11の実施形態における発電機制御部8Cでは、前述した第8〜第10の実施形態の目標動作点設定部105又は107で、図30に示す目標動作点設定処理を実行して目標動作点(Vt,It)を設定するようにしたことを除いては、図23又は図26と同様の構成を有するため、その詳細な説明は省略する。
Next, an eleventh embodiment of the present invention will be described.
In the eleventh embodiment, an operating point within a stable region where the generator can be stably operated is set as a target operating point of the generator.
That is, in the generator control unit 8C in the eleventh embodiment, the target operating point setting unit 105 or 107 in the eighth to tenth embodiments described above executes the target operating point setting process shown in FIG. Except that the operating point (Vt, It) is set, the configuration is the same as in FIG. 23 or FIG.

図30に示す目標動作点設定処理では、先ず、ステップS1で目標モータトルクTtを検出し、ステップS2に移行する。ステップS2では、モータ回転数Nmを検出し、ステップS3に移行する。
ステップS3では、目標モータトルクTt及びモータ回転数Nmに基づいて発電機7の必要電力Pgを算出する。ここで、発電機必要電力Pg=Tt×Nm/Иmである。
次に、ステップS4では、目標モータトルクTtとモータ回転数Nmとに基づいて、予め格納されたマップを参照し、最低必要電圧Vdcminを算出してからステップS5に移行する。最低必要電圧Vdcminは、発電機必要電力Pgを出力するために発電機7に最低必要な電圧値である。
In the target operating point setting process shown in FIG. 30, first, the target motor torque Tt is detected in step S1, and the process proceeds to step S2. In step S2, the motor rotation speed Nm is detected, and the process proceeds to step S3.
In step S3, the required power Pg of the generator 7 is calculated based on the target motor torque Tt and the motor rotation speed Nm. Here, the generator required power Pg = Tt × Nm / Иm.
Next, in step S4, based on the target motor torque Tt and the motor rotation speed Nm, a map stored in advance is referred to calculate the minimum required voltage Vdcmin, and then the process proceeds to step S5. The minimum required voltage Vdcmin is a minimum voltage value required for the generator 7 in order to output the generator required power Pg.

ステップS5では、前記ステップS3で算出した必要電力Pgに相当する電力一定線と、前記ステップS4で算出した最低必要電圧Vdcminとに基づいて、最低必要電力線Pminを算出し、ステップS6に移行する。
ステップS6では、現在の発電機回転数Ngを検出し、ステップS7で、この発電機回転数Ngをもとに安定限界線σを選定する。ここで、安定限界線σは、発電機7の各出力可能特性線上で最大電力を出力可能な動作点を結んでできる線であり、本実施形態では、前述した最大出力電力線Pmaxと等価である。なお、最大出力電力線Pmaxに所定のマージンを設けたものを安定限界線σとして設定してもよい。
In step S5, the minimum required power line Pmin is calculated based on the constant power line corresponding to the required power Pg calculated in step S3 and the minimum required voltage Vdcmin calculated in step S4, and the process proceeds to step S6.
In step S6, the current generator speed Ng is detected, and in step S7, a stability limit line σ is selected based on the generator speed Ng. Here, the stability limit line σ is a line formed by connecting operating points capable of outputting the maximum power on each output possible characteristic line of the generator 7, and is equivalent to the above-described maximum output power line Pmax in the present embodiment. . Note that the maximum output power line Pmax with a predetermined margin may be set as the stability limit line σ.

次に、ステップS8では、最低必要電力線Pminと安定限界線σとの交点が存在する場合には、その交点の電圧、所謂安定限界電圧Vttを算出し、ステップS9に移行する。
ステップS9では、最低必要電力線Pminと安定限界線σとに交点が存在するか否かを判定し、交点が存在し安定限界電圧Vttが算出可能であるときにはステップS10に移行して、この交点を目標動作点(Vt,It)として設定するものとして、ステップS11に移行する。
Next, in step S8, if there is an intersection between the minimum required power line Pmin and the stability limit line σ, a voltage at the intersection, the so-called stability limit voltage Vtt is calculated, and the process proceeds to step S9.
In step S9, it is determined whether or not an intersection exists between the minimum required power line Pmin and the stability limit line σ. When the intersection exists and the stability limit voltage Vtt can be calculated, the process proceeds to step S10, and this intersection is determined. As the target operating point (Vt, It) is set, the process proceeds to step S11.

ステップS11では、前記ステップS8で算出した安定限界電圧Vttを目標電圧Vtとして設定して、目標動作点設定処理を終了する。
また、前記ステップS9の判定結果が、最低必要電力線Pminと安定限界線σとに交点が存在しない場合には、ステップS12に移行して、必要電力Pgに相当する電力一定線(要求電力線)と最低必要電圧Vdcminとの交点を目標動作点(Vt,It)として設定するものとして、ステップS13に移行する。
In step S11, the stability limit voltage Vtt calculated in step S8 is set as the target voltage Vt, and the target operating point setting process is terminated.
On the other hand, if the determination result in step S9 indicates that there is no intersection between the minimum required power line Pmin and the stability limit line σ, the process proceeds to step S12, and a constant power line (required power line) corresponding to the required power Pg. Assuming that the intersection with the minimum required voltage Vdcmin is set as the target operating point (Vt, It), the process proceeds to step S13.

ステップS13では、前記ステップS5で算出した最低必要電圧Vdcminを目標電圧Vtとして設定して、目標動作点設定処理を終了する。
すなわち、本実施形態では、最低必要電圧Vdcminと安定限界電圧Vttとのうち大きい方の電圧値を目標動作点の電圧値Vtとして設定している。
図30の処理において、ステップS3〜S5の処理が最低必要電圧演算手段に対応し、ステップS7及びS8の処理が安定限界電圧演算手段に対応している。
In step S13, the minimum required voltage Vdcmin calculated in step S5 is set as the target voltage Vt, and the target operating point setting process is terminated.
That is, in this embodiment, the larger voltage value of the minimum required voltage Vdcmin and the stability limit voltage Vtt is set as the voltage value Vt of the target operating point.
In the processing of FIG. 30, the processing of steps S3 to S5 corresponds to the minimum necessary voltage calculation means, and the processing of steps S7 and S8 corresponds to the stability limit voltage calculation means.

このように、上記第11の実施形態では、目標出力電力を出力するために発電機が最低必要な最低必要電圧と、目標出力電力を発電機が安定して出力するための安定限界電圧とをセレクトハイした結果に基づいて、発電機の目標動作点を設定するので、常に発電機を安定領域内で動作させることができる。
なお、上記第8〜第11の実施形態においては、発電機制御部8Cの目標動作点設定部で、目標出力電力を最大効率で出力できる動作点を目標動作点として設定したり、目標出力電力を最大電力で出力できる動作点を目標動作点として設定したりする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第8〜第11の実施形態に示す目標動作点の設定方法を組み合わせて適用するようにしてもよい。
As described above, in the eleventh embodiment, the minimum necessary voltage required for the generator to output the target output power and the stability limit voltage for the generator to stably output the target output power are set. Since the target operating point of the generator is set based on the result of the selection high, the generator can always be operated in the stable region.
In the eighth to eleventh embodiments, the target operating point setting unit of the generator control unit 8C sets an operating point at which the target output power can be output with the maximum efficiency as the target operating point, or the target output power. However, the present invention is not limited to this, and the target operation point setting methods shown in the eighth to eleventh embodiments are combined. May be applied.

次に、本発明の動作について図31をもとに説明する。
この図31において、(a)はアクセル開度、(b)は車速信号、(c)はエンジン指令トルク、(d)はトルク指令値Tt、(e)はモータ必要電力Pmと発電機7の目標出力電力PGである。
アクセル開度が図31(a)に示すように変化すると、前輪速Vfr,Vflは図31(b)の破線に示すように変化し、後輪速Vrr,Vrlは図31(b)の一点鎖線に示すように変化し、結果として車速Vは図31(b)の実線に示すように変化する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 31, (a) is the accelerator opening, (b) is the vehicle speed signal, (c) is the engine command torque, (d) is the torque command value Tt, (e) is the motor required power Pm and the generator 7 This is the target output power PG.
When the accelerator opening changes as shown in FIG. 31 (a), the front wheel speeds Vfr and Vfl change as shown by the broken lines in FIG. 31 (b), and the rear wheel speeds Vrr and Vrl are one point in FIG. 31 (b). The vehicle speed V changes as indicated by the chain line, and as a result, the vehicle speed V changes as indicated by the solid line in FIG.

また、ECMがアクセル開度等から決定するトルクデマンド信号Tetは図31(c)の破線に示すようになり、TCS制御部8Eの前輪トラクションコントロール制御により変調されたトルクデマンド信号Teは図31(c)の実線に示すようになる。
図31(d)において細線は第1モータ駆動力TΔV、一点鎖線は第2モータ駆動力Tvである。図6の目標モータトルク演算部8Aの詳細ブロック図に示すように、第1モータ駆動力TΔVと第2モータ駆動力Tvとのセレクトハイにより選択された信号が目標トルクTttであり、後輪速Vrr,Vrlと車速Vとの関係により後輪TCS制御が作動しないものとすると、Tt=Tttとなって図31(d)の太線で示すようになる。
Further, the torque demand signal Tet determined by the ECM from the accelerator opening or the like is as shown by a broken line in FIG. 31C, and the torque demand signal Te modulated by the front wheel traction control control of the TCS control unit 8E is shown in FIG. As shown by the solid line in c).
In FIG. 31D, the thin line represents the first motor driving force TΔV, and the alternate long and short dash line represents the second motor driving force Tv. As shown in the detailed block diagram of the target motor torque calculator 8A in FIG. 6, the signal selected by the select high of the first motor driving force TΔV and the second motor driving force Tv is the target torque Ttt, and the rear wheel speed Assuming that the rear wheel TCS control does not operate due to the relationship between Vrr, Vrl and the vehicle speed V, Tt = Ttt, as shown by the bold line in FIG.

そして、このトルク指令値Ttに基づいて、モータ必要電力演算部8Bでモータ必要電力Pmが算出されて図31(e)の破線に示すようになる。また、図6の目標発電電力演算部101では、モータ必要電力Pmに基づいて発電機必要電力Pgが算出される。このとき、発電電力制限部102から出力される電力制限値PL1及びPL2が発電機必要電力Pgより大きいものとすると、発電機7の目標出力電力PG=Pgとなって図31(e)の実線に示すようになる。   Based on this torque command value Tt, the required motor power Pm is calculated by the required motor power calculation unit 8B, as shown by the broken line in FIG. Further, in the target generated power calculation unit 101 in FIG. 6, the generator required power Pg is calculated based on the motor required power Pm. At this time, assuming that the power limit values PL1 and PL2 output from the generated power limiter 102 are larger than the generator required power Pg, the target output power PG = Pg of the generator 7 and the solid line in FIG. As shown.

このようにして算出された各信号に基づいて、前述した第1〜第7の実施形態における発電機の界磁制御を施すことで、図31(f)〜(h)に示す結果を得る。
図31(f)は発電機7の実出力電力Pを示している。この図からも明らかなように、実出力電力Pは図31(e)の実線に示す目標出力電力PGに一致しており、発電機7が出力すべき電力を適切に出力していることがわかる。
Based on each signal calculated in this manner, the field control of the generator in the first to seventh embodiments described above is performed to obtain the results shown in FIGS. 31 (f) to 31 (h).
FIG. 31 (f) shows the actual output power P of the generator 7. As is clear from this figure, the actual output power P matches the target output power PG indicated by the solid line in FIG. 31 (e), and the power that the generator 7 should output is appropriately output. Recognize.

また、図31(g)はモータ4の出力電力P0を示している。この図からも明らかなように、モータ4の出力電力P0は図31(e)の破線に示すモータ必要電力Pmに一致しており、モータトルクTがトルク指令値Ttに一致するためにモータ4が必要とする電力を適切に出力していることがわかる。
さらに、図31(h)はモータ4が発生するモータトルクTを示している。この図からも明らかなように、モータトルクTは図31(d)の太線に示すトルク指令値Ttに一致していることがわかる。
FIG. 31G shows the output power P 0 of the motor 4. As is apparent from this figure, the output power P 0 of the motor 4 matches the required motor power Pm shown by the broken line in FIG. 31 (e), and the motor torque T matches the torque command value Tt. It turns out that the electric power which 4 requires is output appropriately.
Further, FIG. 31 (h) shows the motor torque T generated by the motor 4. As is apparent from this figure, it can be seen that the motor torque T matches the torque command value Tt indicated by the thick line in FIG.

このように、上記各実施形態では、発電機と交流モータとの組み合わせで、発電機から整流器を介して供給された直流電力をインバータで3相交流に変換して適切なモータトルク制御を行うことができる。
また、これにより、従来の機械式4WDと比べて燃費・室内空間の広さ、搭載性、プラトフォーム共用性、4WD性能の点で有利となるという効果が得られる。
As described above, in each of the above-described embodiments, appropriate motor torque control is performed by converting the DC power supplied from the generator via the rectifier into a three-phase AC by a combination of the generator and the AC motor. Can do.
In addition, as compared with the conventional mechanical type 4WD, there is an advantage that it is advantageous in terms of fuel consumption, room space, mountability, platform commonality, and 4WD performance.

本発明の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an embodiment of the present invention. 発電機の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a generator. 図1の4WDコントローラの詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of 4WD controller of FIG. 図3の目標モータトルク演算部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the target motor torque calculating part of FIG. 図3のモータ制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the motor control part of FIG. 図3の発電機制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generator control part of FIG. 第1の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part in 1st Embodiment. 第2の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part in 2nd Embodiment. PWMデューティ比と界磁電流との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a PWM duty ratio and a field current. 第2の実施形態における状態遷移の説明をする図である。It is a figure explaining the state transition in 2nd Embodiment. 第3の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part in 3rd Embodiment. 第3の実施形態におけるα特性図である。It is an alpha characteristic figure in a 3rd embodiment. 第3の実施形態におけるα特性図の別の例である。It is another example of the alpha characteristic figure in a 3rd embodiment. 第4の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part in 4th Embodiment. 第5の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part in 5th Embodiment. 発電機の回転速度毎の出力特性マップである。It is an output characteristic map for every rotation speed of a generator. 目標界磁電流演算部の目標界磁電流算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the target field current calculation method of a target field current calculating part. 第5の実施形態における別の例である。It is another example in 5th Embodiment. 第6の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part in 6th Embodiment. 第6の実施形態における別の例である。It is another example in 6th Embodiment. 第7の実施形態における発電機制御部の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the generator control part in 7th Embodiment. 第7の実施形態における目標界磁電流演算部の目標界磁電流算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the target field current calculation method of the target field current calculating part in a 7th embodiment. 第8の実施形態における発電機制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generator control part in 8th Embodiment. 第8の実施形態における目標動作点の選定方法を説明する図である。It is a figure explaining the selection method of the target operating point in an 8th embodiment. 図23の発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part of FIG. 第9の実施形態における発電機制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generator control part in 9th Embodiment. 第9の実施形態における発電機制御の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the generator control in 9th Embodiment. 図26の発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the generated electric power control part of FIG. 第10の実施形態における目標動作点の選定方法を説明する図である。It is a figure explaining the selection method of the target operating point in a 10th embodiment. 第11の実施形態における目標動作点設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the target operating point setting process in 11th Embodiment. 本発明の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1L、1R 前輪
2 エンジン
3L、3R 後輪
4 モータ
6 ベルト
7 発電機
8 4WDコントローラ
8A 目標モータトルク演算部
8B モータ必要電力演算部
8C 発電機制御部
8D モータ制御部
8E TCS制御部
8F クラッチ制御部
9 インバータ
10 ジャンクションボックス
11 減速機
12 クラッチ
27FL、27FR、27RL、27RR 車輪速センサ
101 目標発電電力演算部
102 発電電力制限部
103 目標発電電力決定部
104 発電電力制御部
105 目標動作点設定部
301 目標発電電力演算部
302 目標電圧演算部
303 目標電流演算部
304 目標界磁電流演算部
305 界磁電流制御部
1L, 1R Front wheel 2 Engine 3L, 3R Rear wheel 4 Motor 6 Belt 7 Generator 8 4WD controller 8A Target motor torque calculator 8B Motor required power calculator 8C Generator controller 8D Motor controller 8E TCS controller 8F Clutch controller DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 Inverter 10 Junction box 11 Reducer 12 Clutch 27FL, 27FR, 27RL, 27RR Wheel speed sensor 101 Target generated power calculating part 102 Generated power limiting part 103 Target generated power determining part 104 Generated power control part 105 Target operating point setting part 301 Target Generated power calculation unit 302 Target voltage calculation unit 303 Target current calculation unit 304 Target field current calculation unit 305 Field current control unit

Claims (17)

主駆動輪を駆動する内燃機関と、その内燃機関で駆動される発電機と、当該発電機の電力がインバータを介して供給されて従駆動輪を駆動する交流モータとを備える車両用駆動制御装置において、
前記交流モータが必要とするモータ必要電力を演算するモータ必要電力演算手段と、該モータ必要電力演算手段で算出されたモータ必要電力に基づいて、前記発電機が出力すべき目標出力電力を演算する目標出力電力演算手段と、該目標出力電力演算手段で算出された目標出力電力に基づいて、前記発電機の界磁を制御する界磁制御手段とを備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
A vehicle drive control device comprising: an internal combustion engine that drives main driving wheels; a generator that is driven by the internal combustion engine; and an AC motor that is supplied with electric power from the generator via an inverter to drive the driven wheels. In
Motor required power calculation means for calculating required motor power required by the AC motor, and target output power to be output by the generator is calculated based on the motor required power calculated by the motor required power calculation means. A vehicle drive control device comprising: target output power calculation means; and field control means for controlling a field of the generator based on the target output power calculated by the target output power calculation means.
前記界磁制御手段は、前記発電機の出力電圧及び出力電流から当該発電機の実出力電力を演算する出力電力演算手段と、該出力電力演算手段で算出された実出力電力が前記目標出力電力となるように、前記発電機の界磁を制御する発電機出力制御手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動制御装置。   The field control means includes an output power calculation means for calculating the actual output power of the generator from the output voltage and output current of the generator, and the actual output power calculated by the output power calculation means becomes the target output power. The vehicle drive control device according to claim 1, further comprising generator output control means for controlling a field of the generator. 前記発電機の界磁電流を検出する界磁電流検出手段を有し、前記発電機出力制御手段は、前記実出力電力が前記目標出力電力となるように、前記界磁電流検出手段で検出された界磁電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項2に記載の車両用駆動制御装置。   Field current detection means for detecting a field current of the generator is provided, and the generator output control means is detected by the field current detection means so that the actual output power becomes the target output power. 3. The vehicle drive control device according to claim 2, wherein the field current is feedback-controlled. 前記発電機出力制御手段は、前記実出力電力が前記目標出力電力となるように、前記発電機の界磁電流駆動回路のPWMデューティ比を制御するデューティ比制御手段を備えることを特徴とする請求項2に記載の車両用駆動制御装置。   The generator output control means includes duty ratio control means for controlling a PWM duty ratio of a field current drive circuit of the generator so that the actual output power becomes the target output power. Item 3. The vehicle drive control device according to Item 2. 前記デューティ比制御手段は、前記界磁電流駆動回路の電源電圧の大きさに応じて、前記PWMデューティ比を設定することを特徴とする請求項4に記載の車両用駆動制御装置。   5. The vehicle drive control device according to claim 4, wherein the duty ratio control means sets the PWM duty ratio in accordance with a power supply voltage of the field current drive circuit. 前記界磁制御手段は、前記発電機の回転速度をパラメータとする発電電力特性に基づいて、前記発電機が前記目標出力電力を上回る電力を出力するように、前記発電機の目標界磁電流を演算する目標界磁電流演算手段を有し、前記発電機の界磁電流が前記目標界磁電流演算手段で算出された目標界磁電流となるように制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動制御装置。   The field control means calculates a target field current of the generator based on a generated power characteristic using the rotation speed of the generator as a parameter so that the generator outputs power exceeding the target output power. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a target field current calculation unit, wherein the field current of the generator is controlled to be a target field current calculated by the target field current calculation unit. Vehicle drive control device. 前記界磁制御手段は、前記交流モータが必要とする目標電圧を演算する電圧演算手段と、前記目標出力電力と前記目標電圧とに基づいて前記交流モータが必要とする目標電流を演算する電流演算手段とを有し、前記発電機の出力電圧及び出力電流が前記目標電圧及び前記目標電流となるように前記発電機の界磁を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動制御装置。   The field control means includes voltage calculation means for calculating a target voltage required by the AC motor, current calculation means for calculating a target current required by the AC motor based on the target output power and the target voltage, and 2. The vehicle drive control device according to claim 1, wherein a field of the generator is controlled so that an output voltage and an output current of the generator become the target voltage and the target current. . 前記電圧演算手段は、トルク指令値とモータ回転数とに基づいて前記目標電圧を演算し、前記電流演算手段は、前記目標出力電力を前記目標電圧で除算することで前記目標電流を演算することを特徴とする請求項7に記載の車両用駆動制御装置。   The voltage calculation means calculates the target voltage based on a torque command value and a motor speed, and the current calculation means calculates the target current by dividing the target output power by the target voltage. The vehicle drive control device according to claim 7. 前記界磁制御手段は、前記目標出力電力演算手段で演算された目標出力電力に基づいて、前記発電機の目標動作点を設定する目標動作点設定手段と、該目標動作点設定手段で設定された目標動作点に基づいて前記発電機の界磁を制御する発電機出力制御手段とを備えることを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動制御装置。   The field control means includes a target operating point setting means for setting a target operating point of the generator based on the target output power calculated by the target output power calculating means, and a target set by the target operating point setting means. The vehicle drive control device according to claim 1, further comprising a generator output control unit that controls a field of the generator based on an operating point. 前記目標動作点設定手段は、前記目標出力電力を出力可能な動作点のうち、前記発電機と前記交流モータとの総合効率が最大となる動作点を前記目標動作点として設定することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動制御装置。   The target operating point setting means sets, as the target operating point, an operating point at which the overall efficiency of the generator and the AC motor is maximized among operating points capable of outputting the target output power. The vehicle drive control device according to claim 9. 前記目標動作点設定手段は、前記目標出力電力を出力可能な動作点のうち、前記発電機の出力電力効率が最大となる動作点を前記目標動作点として設定することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動制御装置。   The target operating point setting means sets an operating point at which the output power efficiency of the generator is maximum among operating points capable of outputting the target output power as the target operating point. The vehicle drive control device described in 1. 前記目標動作点設定手段は、トルク指令値とモータ回転数とに基づいて、前記目標出力電力を出力するために前記発電機が最低必要とする最低必要電圧を演算する最低必要電圧演算手段と、発電機回転数に基づいて、前記目標出力電力を前記発電機が安定して出力可能な安定限界電圧を演算する安定限界電圧演算手段とを有し、前記最低必要電圧と前記安定限界電圧とのうち大きい方の電圧値に基づいて前記目標動作点を設定することを設定することを特徴とする請求項9に記載の車両用駆動制御装置。   The target operating point setting means, based on a torque command value and a motor rotational speed, a minimum required voltage calculating means for calculating a minimum required voltage required by the generator to output the target output power, A stable limit voltage calculating means for calculating a stable limit voltage at which the generator can stably output the target output power based on the generator rotational speed, and the minimum required voltage and the stable limit voltage 10. The vehicle drive control device according to claim 9, wherein the target operating point is set based on a larger voltage value. 前記発電機出力制御手段は、前記発電機の出力電圧が前記目標動作点の電圧となるように前記発電機の界磁を制御することを特徴とする請求項9〜12の何れか1項に記載の車両用駆動制御装置。   The generator output control means controls the field of the generator so that the output voltage of the generator becomes the voltage of the target operating point. The vehicle drive control device described. 前記発電機出力制御手段は、前記発電機の出力電圧及び出力電流から決定される動作点を含む現在の発電機出力特性線が、前記目標動作点を含む目標の発電機出力特性線となるように前記発電機の界磁を制御することを特徴とする請求項9〜12の何れか1項に記載の車両用駆動制御装置。   The generator output control means is configured such that a current generator output characteristic line including an operating point determined from the output voltage and output current of the generator becomes a target generator output characteristic line including the target operating point. The vehicle drive control device according to any one of claims 9 to 12, wherein a field of the generator is controlled. 前記発電機出力特性線は線形な線であり、前記発電機出力制御手段は、前記現在の発電機出力特性線の切片が前記目標の発電機出力特性線の切片となるように前記発電機の界磁を制御することを特徴とする請求項14に記載の車両用駆動制御装置。   The generator output characteristic line is a linear line, and the generator output control means is configured so that the intercept of the current generator output characteristic line becomes an intercept of the target generator output characteristic line. The vehicle drive control device according to claim 14, wherein the field control is performed. 前記目標出力電力演算手段は、前記発電機を駆動するベルトの伝達可能トルクの上限に相当する電力制限値により、前記目標出力電力に上限を設けることを特徴とする請求項1〜15の何れか1項に記載の車両用駆動制御装置。   16. The target output power calculation means sets an upper limit on the target output power by a power limit value corresponding to an upper limit of a transmittable torque of a belt that drives the generator. The vehicle drive control device according to claim 1. 前記目標出力電力演算手段は、内燃機関の負荷過大による運転性劣化を防止する電力制限値により、前記目標出力電力に上限を設けることを特徴とする請求項1〜16の何れか1項に記載の車両用駆動制御装置。   The target output power calculation means provides an upper limit to the target output power by a power limit value that prevents drivability deterioration due to excessive load of the internal combustion engine. Vehicle drive control apparatus.
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