JP2006226434A - Slip detection device and slip prevention device of winding drive system for generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プーリ間に可撓体を巻き掛けしてなる巻き掛け駆動系を介し動力源からの動力により発電機を駆動するようにした発電機用巻き掛け駆動系の可撓体がプーリに対しスリップ状態であるのを検出する発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置、および、この検出結果を用いて可撓体のスリップ状態を防止する発電機用巻き掛け駆動系のスリップ防止装置に関するものである。 According to the present invention, a flexible body of a generator winding drive system in which a generator is driven by power from a power source via a winding drive system in which a flexible body is wound between pulleys. The present invention relates to a slip detection device for a wrapping drive system for a generator that detects a slip state, and a slip prevention device for a wrapping drive system for a generator that uses this detection result to prevent the flexible body from slipping. Is.
上記のような発電機用巻き掛け駆動系は、例えば特許文献1に記載されたごとき電動モータ式4輪駆動車両における発電機の駆動に用いられる。
特許文献1に記載の電動モータ式4輪駆動車両は、前2輪または後2輪をエンジンからの動力により自動変速機を介して駆動し、後2輪または前2輪をエンジンにより駆動される発電機の発電電力に応動する電動モータからの動力により駆動する。
The generator winding drive system as described above is used for driving a generator in an electric motor type four-wheel drive vehicle as described in Patent Document 1, for example.
The electric motor type four-wheel drive vehicle described in Patent Document 1 drives the front two wheels or the rear two wheels via an automatic transmission by power from the engine, and the rear two wheels or the front two wheels are driven by the engine. It is driven by power from an electric motor that responds to the power generated by the generator.
概略説明すると、エンジン駆動車輪が駆動スリップしそうな、若しくは駆動スリップした時におけるエンジンの余剰トルク分だけ発電機に負荷をかけて発電させ、この発電した電力で電動モータを駆動し、電動モータからの動力を電動モータ駆動車輪に伝達することによりモータ4輪駆動を可能にする。
In brief, the engine drive wheels are likely to drive slip, or the surplus torque of the engine when the drive slips, the generator is loaded to generate power, and the electric motor is driven by this generated power. The
ところでエンジンおよび発電機間の発電機駆動系は、プーリ間にベルトなどの可撓体を巻き掛けした巻き掛け駆動系により構成することから、過大な発電負荷などに起因してベルトなどの可撓体がプーリに対し、定常スリップを越えたスリップ状態になることがある。
このスリップ状態のまま発電機を駆動し続けると、可撓体の使用寿命が著しく短くなるという問題を生ずる。
By the way, since the generator drive system between the engine and the generator is configured by a winding drive system in which a flexible body such as a belt is wound between pulleys, the flexibility of the belt or the like is caused by an excessive power generation load. The body may be in a slip state exceeding the steady slip with respect to the pulley.
If the generator is continuously driven in this slip state, there arises a problem that the service life of the flexible body is remarkably shortened.
そこで従来、例えば特許文献1にも記載されているが、発電機の発電電力がベルト駆動トルクと発電機回転数とで決まり、従って、実測データを基にベルト駆動トルクを発電電力および発電機回転数(エンジン回転数にプーリ比を掛けた値)から推定可能であるとの事実認識にもとづき、エンジン回転数(発電機回転数)および発電電力からベルト駆動トルクを推定し、このベルト駆動トルクが上記のスリップ状態を発生させるか否かの判定用の設定トルク以上であるときをもって、ベルトがプーリに対し、定常スリップを越えたスリップ状態であると判定し、このスリップ状態を防止するようにした技術が提案されている。
しかし、上記のような従来の発電機用巻き掛け駆動系におけるスリップ検出技術では、前記の実測データをもとに発電電力およびエンジン回転数(発電機回転数)からベルト駆動トルクを推定し、これをもとにベルトがスリップするかどうかを判定するため、以下に説明するような問題を生ずる。
つまり、発電機およびベルトの個体差や、これらの特性の経時変化により、上記の実測データが実体と異なるものであるとき、ベルト駆動トルクの推定値が実際のベルト駆動トルクと違ってしまい、まだベルトがスリップ状態にならないにもかかわらずスリップ状態と判定したり、既にベルトがスリップ状態であるにもかかわらずスリップ状態と判定しなかったりする虞がある。
However, in the slip detection technology in the conventional generator winding drive system as described above, the belt drive torque is estimated from the generated power and the engine speed (generator speed) based on the measured data, In order to determine whether or not the belt slips based on the above, the following problem arises.
In other words, due to individual differences in generators and belts, and changes in these characteristics over time, when the above measured data is different from the actual one, the estimated value of the belt driving torque is different from the actual belt driving torque, There is a possibility that it is determined that the belt is in a slip state even if the belt is not in a slip state, or that the belt is not in a slip state even though the belt is already in a slip state.
前者の誤検知が行われた場合、無用なスリップ防止制御が実行されて発電電力不足に陥ることとなり、また、後者の誤検知が行われた場合、必要なスリップ防止制御が実行されずにベルトの寿命を低下させることとなり、何れにしても好ましくない。
なお、ベルト駆動トルクの推定値が実際のベルト駆動トルクと違ってしまうことを想定し、その分の余裕代をもってベルト駆動トルクのスリップ判定用設定値を定めたとしても、ベルトスリップ状態の誤検知を解消するのに有用ではなく、上記の問題解決を望み得ない。
If the former false detection is performed, unnecessary slip prevention control is executed, resulting in a shortage of generated power.If the latter false detection is performed, the necessary slip prevention control is not executed and the belt is not executed. In any case, it is not preferable.
Assuming that the estimated value of the belt drive torque is different from the actual belt drive torque, even if the set value for determining the slip of the belt drive torque is set with a margin, the erroneous detection of the belt slip state It is not useful for solving the problem and cannot solve the above problem.
本発明は、発電機の発電電圧変化周期から演算により発電機の回転数を正確に推定することができ、発電機を駆動する動力源の回転数も正確に検出することができ、また、可撓体がスリップ状態でなければこれら発電機回転数と動力源回転数との間に、発電機用巻き掛け駆動系の伝動比で決まる所定の関係が存在することから、
上記のように推定した発電機回転数と、上記のように検出した動力源回転数とが、発電機用巻き掛け駆動系の伝動比で決まる所定の関係を持たなくなった時をもってスリップ状態と判定し得るとの事実認識にもとづき、
この着想を具体化して上記の誤検知を生ずることのないようにした発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置を提案することを目的とする。
The present invention can accurately estimate the rotational speed of the generator by calculation from the generation voltage change period of the generator, accurately detect the rotational speed of the power source that drives the generator, and Since there is a predetermined relationship determined by the transmission ratio of the generator winding drive system between the generator rotational speed and the power source rotational speed unless the flexible body is in a slip state,
A slip state is determined when the generator rotational speed estimated as described above and the power source rotational speed detected as described above no longer have a predetermined relationship determined by the transmission ratio of the generator winding drive system. Based on the fact that
An object of the present invention is to propose a slip detection device for a wrapping drive system for a generator that embodies this idea and prevents the above-described erroneous detection.
本発明は更に、上記のような装置を用いて発電機用巻き掛け駆動系のスリップ状態が検知された時のスリップ防止装置を合わせて提案することをも目的とする。 A further object of the present invention is to propose an anti-slip device when a slip state of a winding drive system for a generator is detected using the above-described device.
前者の目的のため、本発明による発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置は、請求項1に記載のごとく、
プーリ間に可撓体を巻き掛けしてなる巻き掛け駆動系を介し動力源からの動力により発電機を駆動するようにした発電機用巻き掛け駆動系の可撓体が前記プーリに対しスリップ状態であるのを検出する発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置において、
上記発電機が発電した電圧の変化周期から推定される発電機回転数と、上記動力源の回転数との比が、これら発電機および動力源間の伝動比から所定以上のずれている状態をもって、前記可撓体がスリップ状態であると判定するよう構成したことを特徴とするものである。
For the former purpose, a slip detection device for a wrapping drive system for a generator according to the present invention is as described in claim 1,
A flexible body of a generator winding drive system in which a generator is driven by power from a power source via a winding drive system in which a flexible body is wound between pulleys is slipped with respect to the pulley. In the slip detection device of the winding drive system for the generator for detecting
The ratio of the generator rotational speed estimated from the change period of the voltage generated by the generator and the rotational speed of the power source deviates from the transmission ratio between the generator and the power source by a predetermined amount or more. The flexible body is configured to be determined to be in a slip state.
また後者の目的のため、本発明による発電機用巻き掛け駆動系のスリップ防止装置は、請求項6に記載のごとく、
上記のスリップ検出装置が前記可撓体のスリップ状態を判定したとき、
発電機の発電負荷を低下、または0にすることにより、可撓体のスリップ状態を解消するよう構成したことを特徴とするものである。
Further, for the latter purpose, the anti-slip device of the wrapping drive system for a generator according to the present invention is as described in claim 6,
When the slip detection device determines the slip state of the flexible body,
It is characterized in that the slip state of the flexible body is eliminated by reducing or reducing the power generation load of the generator to zero.
前者の本発明による発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置によれば、
上記発電機が発電した電圧の変化周期から推定される発電機回転数と、上記動力源の回転数との比が、これら発電機および動力源間の伝動比から所定以上のずれている状態をもって、上記可撓体がスリップ状態であると判定するから、以下の作用効果を得ることができる。
According to the former slip driving device of the winding drive system for the generator according to the present invention,
The ratio of the generator rotational speed estimated from the change period of the voltage generated by the generator and the rotational speed of the power source deviates from the transmission ratio between the generator and the power source by a predetermined amount or more. Since it is determined that the flexible body is in the slip state, the following effects can be obtained.
つまり、発電電圧の変化周期から発電機回転数を推定することから、発電機回転数の推定値が製品のバラツキや経時変化にかかわらず正確であって実際値と良く符合し、また、動力源回転数も直接的に検出可能であって、製品のバラツキや経時変化にかかわらず実際値に良く符合するため、
これら発電機回転数および動力源回転数間の比が発電機および動力源間の伝動比から所定以上のずれている状態をもって、上記可撓体がスリップ状態であると判定する判定結果も正確であって、スリップ状態の誤検知を生ずることがない。
In other words, since the generator rotation speed is estimated from the change cycle of the generated voltage, the estimated value of the generator rotation speed is accurate regardless of product variations and changes over time, and matches the actual value well. The number of revolutions can also be detected directly and matches the actual value regardless of product variations or changes over time.
The determination result for determining that the flexible body is in a slip state when the ratio between the generator rotational speed and the power source rotational speed deviates by more than a predetermined value from the transmission ratio between the generator and the power source is also accurate. Thus, the erroneous detection of the slip state does not occur.
また後者の本発明による発電機用巻き掛け駆動系のスリップ防止装置によれば、
上記本発明によるスリップ検出装置が可撓体のスリップ状態を検出したとき、発電機の発電負荷を低下、または0にすることにより、可撓体のスリップ状態を解消することから、
スリップ状態の誤検知を生ずることがない上記の事実に起因し、無用なスリップ防止用の発電負荷低下(0を含む)制御が実行されることがなくて発電電力不足に陥る事態を回避することができると共に、必要なスリップ防止用の発電負荷低下(0を含む)制御が実行されずに可撓体の寿命を低下させるといった問題を解消することができる。
Further, according to the latter anti-slip device of the winding drive system for the generator according to the present invention,
When the slip detection device according to the present invention detects the slip state of the flexible body, by reducing the power generation load of the generator or zero, the slip state of the flexible body is eliminated.
To avoid a situation where power generation load shortage (including 0) control for unnecessary slip prevention is not executed due to the above-mentioned fact that no erroneous detection of a slip state occurs, resulting in a shortage of generated power. In addition, it is possible to solve the problem of reducing the life of the flexible body without executing the necessary slip load reduction (including zero) control for preventing slipping.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になる発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置およびスリップ防止装置を具えた電動モータ式4輪駆動車両の駆動系を略示し、
本実施例においてはこの車両を、左右前輪1L,1Rをエンジン(内燃機関)2によって駆動するフロントエンジン・フロントホイールドライブ車(F/F車)をベース車両とし、左右後輪3L,3Rを必要に応じ電動モータである後輪駆動モータ4によって駆動可能とした、所謂モータ4輪駆動車両とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
FIG. 1 schematically shows a drive system of an electric motor type four-wheel drive vehicle including a slip detection device and a slip prevention device for a wrapping drive system for a generator according to an embodiment of the present invention,
In this embodiment, this vehicle is a front engine / front wheel drive vehicle (F / F vehicle) in which the left and right front wheels 1L and 1R are driven by the engine (internal combustion engine) 2 and the left and right
エンジン2は、無段変速機を可とする自動変速機5およびディファレンシャルギヤ装置6を一体ユニットに構成したトランスアクスルを介し左右前輪(主駆動輪)1L,1Rに駆動結合し、エンジン2の出力トルクが自動変速機5およびディファレンシャルギヤ装置6を経て左右前輪1L,1Rに伝達されて車両の走行に供されるものとする。
The
次に電動モータ4による後輪駆動系を説明する。
一対のプーリ7間に可撓体としての無端ベルト7を掛け渡して構成した巻き掛け駆動系9を介し、エンジン2の出力トルクの一部により駆動される専用発電機10を具え、この発電機10を3相の発電コイル10aと、界磁コイル10bと、3相ブリッジ回路10cとで構成した3相交流発電機とする。
発電機10は、エンジン2の回転数にベルトプーリ比(発電機用巻き掛け駆動系9の伝動比)を乗じた回転数で発電コイル10aを回転されており、バッテリ11を電源として4輪駆動コントローラ12により調整される界磁コイル10bへの界磁電流Ifhに応じた発電負荷をエンジン2にかけ、その負荷トルクに応じた電力を発電するものとする。
Next, the rear wheel drive system by the
A
The
各相の発電コイル10aは図2に例示するような正弦波形の電圧Vcを発生し、3相ブリッジ回路10cはこれら3相交流発電コイル電圧Vcを全波整流して、図2に示すようなリプルを含んだ電圧Vを作り出し、このリプル電圧Vを発電機10の発電電圧として出力する。
上記発電電圧Vのリプルは、発電コイル10aが電気角120度ずつずれて接続されているため、発電機10の1回転(1回転周期を図2にToで示した)につき6個発生する。
The
Six ripples of the generated voltage V are generated per one rotation of the generator 10 (one rotation cycle is indicated by To in FIG. 2) because the
本実施例においては、上記のリプルを含んだ発電電圧Vを、図3(a)に示す微分回路31および立ち上がりエッジ検出回路32に順次通過させ、リプル周期T(図2も参照)の計測が可能となるようにする。
発電電圧Vを微分回路31に通すと、図3(b)に示すような微分出力Vbが得られ、この微分出力Vbを立ち上がりエッジ検出回路32に通すと、微分出力Vbの立ち上がりごとに発生する図3(b)に示すようなワンショットパルス波形のトリガ出力Vpが得られ、トリガ出力Vpの立ち上がり周期がリプル周期Tを表す。
In this embodiment, the generated voltage V including the above ripple is sequentially passed through the differentiating
When the generated voltage V is passed through the differentiating
発電機10が発電した電力は、インバータ14による制御下で電力線15を経て後輪駆動モータ4に供給する。
インバータ14はコントローラ12からの指令に応動して、モータ4への電力調整によりモータトルクを決定すると共に通電方向を切り替えてモータ4の回転方向を決定するほか、発電機10が制御不良になった時に電力線15を遮断したり、後輪駆動が不要でコントローラ12が発電機10に発電負荷をかけなようにした時も永久磁石による若干の発電があることからこれがモータ4に供給されないようにするために電力線15を遮断する。
The electric power generated by the
The
後輪駆動モータ4の駆動軸は、減速機16およびこれに内蔵された図示せざるクラッチを介して後輪3L,3Rのディファレンシャルギヤ装置17に結合し、モータ4の出力トルクが減速機16によりギヤ比分で増大され、上記のクラッチがコントローラ12により締結状態にされていれば、この増大されたトルクがディファレンシャルギヤ装置17により左右後輪3L,3Rに分配出力されるようになす。
The drive shaft of the rear
インバータ14を介したモータ4の上記回転方向・駆動トルク制御、発電機10の前記した界磁電流(Ifh)制御、および、クラッチの締結・解放制御を行うために4輪駆動コントローラ12には、4輪駆動スイッチ21からの信号を入力するほか、
左右前輪1L,1Rの車輪速(前輪速)および左右後輪3L,3Rの車輪速(後輪速)を個々に検出する車輪速センサ群22からの信号と、
アクセルペダル踏み込み量APOを検出するアクセル開度センサ23からの信号とを入力する。
The four-wheel drive controller 12 has a four-wheel drive controller 12 for controlling the rotation direction / drive torque of the
A signal from a wheel
A signal from the
なお4輪駆動コントローラ12は、運転者が4輪駆動スイッチ21をONにしている間、4輪駆動の必要を判断して自動的に前記したモータ4輪駆動を行い、運転者が4輪駆動スイッチ21をOFFにしている間、前2輪のエンジン駆動のみによる2輪駆動を継続的に行わせるものとする。
The four-wheel drive controller 12 determines whether the four-wheel drive is necessary while the driver turns on the four-
4輪駆動コントローラ12は、一部のみ上記した通常の4輪駆動制御を行うほか、本発明が狙いとする発電機駆動ベルト8のスリップ状態を検出し、その検出時に発電機駆動ベルト8のスリップを防止する制御をも行うため、
エンジン2の制御を司るエンジンコントローラ24から、エンジン回転数Neに関する貰い受けると共に、発電機10の発電電圧Vを検出する電圧センサ25からの信号を受け取る。
The four-wheel drive controller 12 not only performs the normal four-wheel drive control described above, but also detects the slip state of the generator drive belt 8 targeted by the present invention, and at the time of detection detects the slip of the generator drive belt 8 In order to perform control to prevent
The
4輪駆動コントローラ12はこれら入力情報をもとに図4および図5に示す制御プログラムを実行して、発電機駆動ベルト8のスリップ状態を検出すると共に、検出結果に基づき発電機駆動ベルト8のスリップ防止制御を行う。
図4のステップS10においては、発電機駆動ベルト8がプーリ7に対してスリップ状態であるか否かを判定し、スリップ状態であればステップS20において、発電機10のコイル10bへの界磁電流Ifhを低下、若しくは0にして、発電機10の発電負荷を低下、若しくは0にする。
かかる発電負荷の低下(0を含む)は、発電機10の駆動トルクを低減させることとなり、発電機駆動ベルト8がプーリ7に対してスリップ状態になるのを防止することができる。
The four-wheel drive controller 12 executes the control program shown in FIGS. 4 and 5 based on the input information, detects the slip state of the generator drive belt 8, and determines the generator drive belt 8 based on the detection result. Anti-slip control is performed.
In step S10 of FIG. 4, it is determined whether or not the generator drive belt 8 is in a slip state with respect to the
Such a decrease in power generation load (including 0) reduces the drive torque of the
ステップS10で実行する発電機駆動ベルト8のスリップ判定は、図5の制御プログラムによりこれを行う。
先ずステップS11において、図3(b)に示すワンショットパルス波形のトリガ出力Vpが発生したか否かをチェックし、トリガ出力Vpが発生するまで制御を元に戻して待機し、トリガ出力Vpが発生する度に制御をステップS12に進めて、以下のごとくに発電機駆動ベルト8のスリップ判定を行う。
The slip determination of the generator drive belt 8 executed in step S10 is performed by the control program of FIG.
First, in step S11, it is checked whether or not the trigger output Vp having the one-shot pulse waveform shown in FIG. 3B has been generated, and the control is returned to the original state until the trigger output Vp is generated. Whenever it occurs, the control proceeds to step S12, and the slip determination of the generator drive belt 8 is performed as follows.
ステップS12では、図2および図3(b)に示す発電電圧Vのリプル周期Tを計測するためのタイマを停止させ、ステップS13では、この時におけるタイマの値Tを読み込み、ステップS14では、タイマを0にリセットして再起動させる。
従って当該タイマは、前回のトリガ出力Vpの発生によりステップS14で0にされた時から、今回のトリガ出力Vpの発生によりステップS12で停止されるまでの時間、つまり、トリガ出力Vpの発生インタバル(前記した通り発電電圧Vのリプル周期T)を計測し、このタイマ値TをステップS13において読み込む。
In step S12, the timer for measuring the ripple period T of the generated voltage V shown in FIGS. 2 and 3 (b) is stopped. In step S13, the timer value T at this time is read. In step S14, the timer value T Reset to 0 and restart.
Accordingly, the timer is the time from when the trigger output Vp was previously set to 0 in step S14 until it is stopped in step S12 due to the current trigger output Vp, that is, the trigger output Vp generation interval ( As described above, the ripple cycle T) of the generated voltage V is measured, and this timer value T is read in step S13.
ステップS15においては、上記のように計測した発電電圧Vのリプル周期Tをもとに以下のようにしてベルト8がスリップしているか否かを判定する
エンジン回転数をNeとし、発電機用巻き掛け駆動系9のプーリ伝動比をkとすると、発電機回転数Nhは次式で表される。
Nh=k・Ne・・・(1)
一方で発電電圧Vのリプルは、発電コイル10aが電気角120度ずつずれて接続されているため、発電機10の1回転につき図2のごとく6個発生し、発電機10が1回転する時間はリプル周期T(図2および図3参照)の6倍(6T)であり、ベルト8がプーリ7に対しスリップしていなければ次式の関係が成立する。
6・T=1/Nh=1/(k・Ne)・・・(2)
ベルト8がプーリ7に対しスリップしている場合、上記(2)式の関係が成立しなくなるため、発電機10のリプル周期T(発電機回転数6・T)とエンジン回転数Neとを比較することで、ベルト8がプーリ7に対しスリップしているか否かを判定することができる。
In step S15, whether or not the belt 8 is slipping is determined as follows based on the ripple period T of the generated voltage V measured as described above. When the pulley transmission ratio of the multiplying drive system 9 is k, the generator rotational speed Nh is expressed by the following equation.
Nh = k ・ Ne ・ ・ ・ (1)
On the other hand, ripples of the generated voltage V are generated as shown in FIG. 2 for one rotation of the
6 ・ T = 1 / Nh = 1 / (k ・ Ne) ・ ・ ・ (2)
When the belt 8 slips with respect to the
但し、発電機回転数Nhとエンジン回転数Neとの関係は、定常状態においても、ベルト8の伸縮、ベルトテンショナの動きにより、上記の関係に対し数%程度の差を生じていて、発電電圧Vのリプル周期Tがエンジン回転数Neに対し、次式で示す関係を有している。
6・T≧1/(k・Ne)・・・(3)
従って、発電電圧Vのリプル周期Tよりベルトスリップを検出する場合は、リプル電圧周期Tの上限を設け、これを超えたことを判別してベルト8がプーリ7に対しスリップしたと判定する。
However, the relationship between the generator rotational speed Nh and the engine rotational speed Ne is about a few percent difference from the above relationship due to the expansion and contraction of the belt 8 and the movement of the belt tensioner even in the steady state. The ripple period T of V has a relationship represented by the following expression with respect to the engine speed Ne.
6 ・ T ≧ 1 / (k ・ Ne) ・ ・ ・ (3)
Therefore, when belt slip is detected from the ripple cycle T of the generated voltage V, an upper limit is set for the ripple voltage cycle T, and it is determined that the belt slip has exceeded the
正常とみなす範囲については、上限値をスリップ許容率1として、(1+l)・1/(k・Ne)とすると、
(1+l)・1/(k・Ne)≧6・T≧1/(k・Ne)・・・(4)
の条件を満たす範囲にリプル周期Tがあれば、ベルト8がプーリ7に対しスリップしていないと判定する。
For the range considered normal, assuming that the upper limit value is 1 (1 + 1) · 1 / (k · Ne),
(1 + 1) · 1 / (k · Ne) ≧ 6 · T ≧ 1 / (k · Ne) (4)
If there is a ripple period T within the range satisfying the above condition, it is determined that the belt 8 does not slip with respect to the
ステップS15でベルト8のスリップ率が所定範囲内で、ベルト8がプーリ7に対しスリップしていないと判定する場合、制御をそのまま終了するが、ステップS15でベルト8のスリップ率が所定範囲外で、ベルト8がプーリ7に対しスリップしていると判定する場合、制御をステップS16〜ステップS18に順次進めてベルト8が継続的にスリップしているスリップ状態か否かを判定する。
If it is determined in step S15 that the slip rate of the belt 8 is within the predetermined range and the belt 8 is not slipping with respect to the
ステップS16においては、発電電圧Vのリプル高さが設定値未満か否かをチェックする。ここで発電電圧Vのリプル高さは、発電電圧Vが高いとき図6(a)にVrで示すごとく高くなり、発電電圧Vが低いとき図6(b)にVr’で示すごとく低くなる。
発電電圧Vを高くするケースとしては、モータ4が高出力、高回転にされる場合がこれに相当し、この場合モータの誘起電圧によるモータ電流の低下を防ぐため、発電機電圧Vを高くしている。
In step S16, it is checked whether or not the ripple height of the generated voltage V is less than a set value. Here, the ripple height of the generated voltage V increases as indicated by Vr in FIG. 6 (a) when the generated voltage V is high, and decreases as indicated by Vr ′ in FIG. 6 (b) when the generated voltage V is low.
The case where the power generation voltage V is increased corresponds to the case where the
また、かように発電電圧Vを高くして発電電力が大きくなった状態においては、発電機10の駆動力も大きくなり、発電機駆動ベルト8に掛かるトルクも大きくなる。
このことを詳述するに、発電電力=効率×発電機駆動トルク(すなわちベルト駆動トルク)×発電機回転数Nhで表されるが、エンジン回転数Neと発電機回転数Nhとの間には、ベルト8がスリップしていない場合、巻き掛け駆動系9のプーリ伝動比により決まる固定の関係があって、発電機回転数Nhがこのプーリ伝動比およびエンジン回転数Neにより一義的に決まることから、上記のように発電電力を大きくするには、発電機駆動トルク(ベルト駆動トルク)を大きくする必要があり、ベルト8がスリップする可能性が高くなる。
Further, in such a state where the generated voltage V is increased and the generated power is increased, the driving force of the
To explain this in detail, the generated power = efficiency × generator driving torque (ie, belt driving torque) × generator speed Nh, but between the engine speed Ne and the generator speed Nh, When the belt 8 is not slipped, there is a fixed relationship determined by the pulley transmission ratio of the winding drive system 9, and the generator rotational speed Nh is uniquely determined by this pulley transmission ratio and the engine rotational speed Ne. In order to increase the generated power as described above, it is necessary to increase the generator driving torque (belt driving torque), and the possibility that the belt 8 will slip increases.
従って、ステップS16で発電電圧Vのリプル高さが図6(b)にVr’で示すごとく設定値未満であると判定するとき、つまり、発電電圧Vが低い場合は、ベルト8がスリップする可能性が低いことから制御をそのまま終了して、ベルトスリップ状態の検出を行わない。
ところで、ステップS16で発電電圧Vのリプル高さが図6(a)にVrで示すごとく設定値以上であると判定するとき、つまり、発電電圧Vが高い場合は、ベルト8がスリップする可能性が高いことから制御をステップS17に進めてベルトスリップ状態の検出を行う。
Therefore, when it is determined in step S16 that the ripple height of the generated voltage V is less than the set value as indicated by Vr 'in FIG. 6B, that is, when the generated voltage V is low, the belt 8 can slip. Since the control is low, the control is terminated as it is, and the belt slip state is not detected.
By the way, when it is determined in step S16 that the ripple height of the generated voltage V is greater than the set value as indicated by Vr in FIG. 6A, that is, when the generated voltage V is high, the belt 8 may slip. Therefore, the control advances to step S17 to detect the belt slip state.
ステップS17においては、ステップS15でベルトスリップ発生と判定する状態が設定時間以上に亘って継続したか否かをチェックし、
継続しなければ、エンジン回転数Neが一時的に急変するような運転状況の変化、例えば、車両の急減速、急加速、自動変速機5のアップシフト、ダウンシフトに起因した過渡的な一時的ベルトスリップであることから、
制御をそのまま終了してベルト8がスリップ状態であるとの判定を行わない。
In step S17, it is checked whether or not the state in which it is determined in step S15 that belt slip has occurred has continued for a set time or more,
If the engine speed Ne does not continue, the engine speed Ne changes temporarily. For example, a transient temporary change caused by a sudden deceleration or acceleration of the vehicle, an upshift of the
The control is terminated as it is, and it is not determined that the belt 8 is in the slip state.
なおこれと同じ作用は、エンジン回転数Neから求めたその急変や、自動変速機5の変速制御を司る変速機コントローラ(図示せず)からのシフト信号から、過渡的な一時的ベルトスリップが発生する運転状況を判定し、これをもとにステップS17が制御をそのまま終了するようにしても同様に得られることは言うまでもない。
The same effect as this is that a transient temporary belt slip occurs due to the sudden change obtained from the engine speed Ne or a shift signal from a transmission controller (not shown) that controls the shift control of the
ステップS17において、ステップS15でベルトスリップ発生と判定する状態が設定時間以上に亘って継続したと判断した場合は、上記した過渡的な一時的ベルトスリップではなく、発電機駆動力が大きいなどの理由からベルト8がプーリ7に対し継続的にスリップしているベルトスリップ状態であることから、ステップS18でベルトスリップ状態との判定を行った後に制御を終了する。
In step S17, if it is determined in step S15 that the state of occurrence of belt slip has continued for a set time or more, the reason is that the generator driving force is large, not the transient temporary belt slip described above. Since the belt 8 is in a belt slip state in which the belt 8 is continuously slipping with respect to the
かようにステップS18でベルトスリップ状態と判定したときは、図4のステップS10が制御をステップS20に進め、ここで、発電機10のコイル10bへの界磁電流Ifhを低下、若しくは0にして、発電機10の発電負荷を低下、若しくは0にする。
かかる発電負荷の低下(0を含む)は、発電機10の駆動トルクを低減させることとなり、発電機駆動ベルト8がプーリ7に対してスリップ状態になるのを防止することができる。
When it is determined in step S18 that the belt is slipping, step S10 in FIG. 4 advances control to step S20, where the field current Ifh to the
Such a decrease in power generation load (including 0) reduces the drive torque of the
なお上記の実施例においては、発電機10が発電した電圧の変化周期から発電機回転数Nhを推定するに際し、各相の発電コイル電圧Vcを全波整流して得られたリプルを有する発電電圧Vのリプル周期Tから発電機回転数Nhを推定することとしたが、この場合、発電機10に変更を加える必要がないものの、発電コイル電圧Vcを全波整流する回路が必要になったり、図3(a)に示すようなエッジトリガ回路回路が必要になってコスト上の不利益を生ずる。
In the above embodiment, when estimating the generator rotation speed Nh from the change cycle of the voltage generated by the
かかるコスト上の不利益を回避するためには、図1における電圧センサ25に代えて、図7に示すごとく発電コイル10aにおける任意の1相の発電コイル電圧Vcを検出する電圧センサ26を設け、これで検出した1相の発電コイル電圧Vcから発電機回転数Nhを推定することができる。
In order to avoid such cost disadvantages, instead of the
この推定に際しては、1相の発電コイル電圧Vcが図2に示すように、発電機10の1回転につき、2回ゼロ電位になることから、このゼロ電位をクロスする時間隔、つまり、発電コイル電圧Vcのゼロクロス周期To/2(図2参照)を計測し、このゼロクロス周期To/2とエンジン回転数Neとの次式で表される関係
2・(To/2)=1/Nh=1/(k・Ne)
を用いて発電機回転数Nhを正確に推定することができる。
In this estimation, since the one-phase generator coil voltage Vc becomes zero potential twice per rotation of the
2 ・ (To / 2) = 1 / Nh = 1 / (k ・ Ne)
Can be used to accurately estimate the generator rotational speed Nh.
なお、負側から正側へのゼロクロス周期、正側から負側へのゼロクロス周期の何れでもよいことは言うまでもない。
そして上記のようにゼロクロス周期を計測する場合は、発電電圧の高さに関係なく同じ精度で当該計測が可能であるため、発電電圧によらず発電機回転数Nhを正確に推定して、これに基づき前記した実施例と同様の処理によりベルト8のスリップ状態を高精度に検出することができる。
It goes without saying that either a zero cross cycle from the negative side to the positive side or a zero cross cycle from the positive side to the negative side may be used.
And when measuring the zero-cross cycle as described above, since the measurement can be performed with the same accuracy regardless of the height of the generated voltage, the generator rotational speed Nh is accurately estimated regardless of the generated voltage. Based on the above, the slip state of the belt 8 can be detected with high accuracy by the same processing as in the above-described embodiment.
ところで上記した何れの本実施例においても、発電機10が発電した電圧の変化周期から推定される発電機回転数Nhと、エンジン2回転数Neとの比が、これら発電機10およびエンジン2間の伝動比kから所定以上のずれている状態をもって、バルト8がスリップ状態であると判定するから、以下の作用効果を得ることができる。
つまり、発電電圧の変化周期から発電機回転数Nhを推定するため、発電機回転数Nhの推定値が製品のバラツキや経時変化にかかわらず正確であって実際値と良く符合し、また、エンジン回転数Neも直接的に検出可能であって、製品のバラツキや経時変化にかかわらず実際値に良く符合するため、
これら発電機回転数Nhおよびエンジン回転数Ne間の比が発電機10およびエンジン2間の伝動比から所定以上のずれている状態をもって、上記可撓体がスリップ状態であると判定する判定結果も正確であって、スリップ状態の誤検知を生ずることがない。
Incidentally, in any of the above-described embodiments, the ratio between the generator rotational speed Nh estimated from the change period of the voltage generated by the
In other words, since the generator rotation speed Nh is estimated from the change cycle of the generated voltage, the estimated value of the generator rotation speed Nh is accurate regardless of product variations and changes over time, and matches the actual value well. The rotational speed Ne can also be detected directly and matches the actual value regardless of product variations and changes over time.
When the ratio between the generator rotational speed Nh and the engine rotational speed Ne deviates from the transmission ratio between the
また、上記のようにベルト8のスリップ状態を検出したとき、発電機10の発電負荷を低下、または0にすることにより、ベルト8のスリップ状態を解消することから、
スリップ状態の誤検知を生ずることがない上記の事実に起因し、無用なスリップ防止用の発電負荷低下(0を含む)制御が実行されることがなくて発電電力不足に陥る事態を回避することができると共に、必要なスリップ防止用の発電負荷低下(0を含む)制御が実行されずにベルトの寿命を低下させるといった問題を解消することができる。
In addition, when the slip state of the belt 8 is detected as described above, the slip state of the belt 8 is eliminated by reducing the power generation load of the
To avoid a situation where power generation load shortage (including 0) control for unnecessary slip prevention is not executed due to the above-mentioned fact that no erroneous detection of a slip state occurs, resulting in a shortage of generated power. In addition, it is possible to solve the problem that the required power generation load reduction (including zero) control for preventing slippage is not executed and the life of the belt is reduced.
なお発電機10が発電した電圧の変化周期から発電機回転数Nhを推定するに際し、
発電機10が発電した各相の発電コイル電圧(正弦波電圧)Vcを整流して得られるリプル電圧(発電機10の発電電圧)Vの変化周期Tから発電機回転数Nhを推定する前者の実施例においては、
リプル電圧(発電機10の発電電圧)Vを検出する電圧センサ25を図1に示すごとく、発電機10の外側に追加することができ、発電機10の改造が不要であるという利点がある。
When estimating the generator rotation speed Nh from the change cycle of the voltage generated by the
The former of estimating the generator rotation speed Nh from the change period T of the ripple voltage (generated voltage of the generator 10) V obtained by rectifying the generator coil voltage (sine wave voltage) Vc of each phase generated by the
As shown in FIG. 1, a
これに対し、発電機10が発電した電圧の変化周期から発電機回転数Nhを推定するに際し、
発電機10の任意の1相における発電コイル電圧(正弦波電圧)Vcに関したゼロクロス周期To/2(図2参照)から発電機回転数Nhを推定する後者の実施例においては、
発電コイル電圧Vcを全波整流する回路が不要であると共に、図3(a)に示すようなエッジトリガ回路回路も不要であってコスト上大いに有利であるし、
発電電圧の高さに関係なく同じ精度で発電コイル電圧(正弦波電圧)Vcのゼロクロス周期To/2(図2参照)を計測可能であり、発電電圧によらず発電機回転数Nhを正確に推定して、これに基づきベルト8のスリップ状態を高精度に検出することができる。
On the other hand, when estimating the generator rotational speed Nh from the change cycle of the voltage generated by the
In the latter embodiment in which the generator rotational speed Nh is estimated from the zero-cross cycle To / 2 (see FIG. 2) related to the generator coil voltage (sine wave voltage) Vc in any one phase of the
A circuit for full-wave rectifying the generator coil voltage Vc is unnecessary, and an edge trigger circuit as shown in FIG.
The zero-cross cycle To / 2 (see Fig. 2) of the generator coil voltage (sine wave voltage) Vc can be measured with the same accuracy regardless of the level of the generator voltage, and the generator speed Nh can be accurately measured regardless of the generator voltage. Based on this estimation, the slip state of the belt 8 can be detected with high accuracy.
また、発電電圧Vのリプル高さが設定値以上である間のみ(ステップS16)、ベルト8のスリップ判定を行うようにしたため、
図6につき前述した通り、発電電圧が高くてベルト8がスリップ状態になる可能性がある場合に限ってベルト8のスリップ状態検出作用を行わせることとなり、
発電電圧が低くてベルト8がスリップ状態になる可能性がないのにベルト8のスリップ状態検出作用が行われる愚を避けることができる。
In addition, since the ripple height of the generated voltage V is equal to or higher than the set value (step S16), the slip determination of the belt 8 is performed.
As described above with reference to FIG. 6, the belt 8 slip state detection action is performed only when the power generation voltage is high and the belt 8 may slip.
Even if the power generation voltage is low and there is no possibility that the belt 8 will be in the slip state, it is possible to avoid the foolishness that the slip state detection action of the belt 8 is performed.
更に、推定した発電機回転数Nhと、エンジン回転数Neとの比が、これら発電機10およびエンジン2間の伝動比から所定以上のずれている状態が設定時間以上に亘って継続したときをもって(ステップS17)、ベルト8がスリップ状態であると判定するため、
車両の急減速や急加速とか、自動変速機のアップシフト、ダウンシフトなどに伴うエンジン回転数の一時的な急変で、ベルト8が一時的に過渡スリップしたようなベルトスリップをベルトスリップ状態と誤検知することがなく、このような場合に不要であるにもかかわらず、発電負荷を低下させるベルトスリップ防止作用が行われて発電電力が不足する事態を回避することができる。
Further, when the ratio between the estimated generator rotational speed Nh and the engine rotational speed Ne deviates more than a predetermined value from the transmission ratio between the
A belt slip in which the belt 8 temporarily slips transiently due to a sudden sudden change in the engine speed caused by a sudden deceleration or acceleration of the vehicle or an upshift or downshift of the automatic transmission is mistaken as a belt slip state. Although it is not detected and it is unnecessary in such a case, it is possible to avoid a situation in which the generated power is insufficient due to the belt slip prevention action that reduces the power generation load.
1L 左前輪
1R 右前輪
2 エンジン(動力源)
3L 左後輪
3R 右後輪
4 後輪駆動モータ(電動モータ)
5 自動変速機
6 ディファレンシャルギヤ装置
7 プーリ
8 無端ベルト(可撓体)
9 発電機用巻き掛け駆動系
10 発電機
11 バッテリ
12 4輪駆動コントローラ
14 インバータ
15 電力線
16 減速機
17 ディファレンシャルギヤ装置
21 4輪駆動スイッチ
22 車輪速センサ群
23 アクセル開度センサ
24 エンジンコントローラ
25,26 電圧センサ
1L front left wheel
1R Right
3L left rear wheel
3R Right
5 Automatic transmission 6
9 Winding drive system for generator
10 Generator
11 Battery
12 Four-wheel drive controller
14 Inverter
15 Power line
16 Reducer
17 Differential gear unit
21 Four-wheel drive switch
22 Wheel speed sensors
23 Accelerator position sensor
24 Engine controller
25,26 Voltage sensor
Claims (6)
前記発電機が発電した電圧の変化周期から推定される発電機回転数と、前記動力源の回転数との比が、これら発電機および動力源間の伝動比から所定以上のずれている状態をもって、前記可撓体がスリップ状態であると判定するよう構成したことを特徴とする発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置。 A flexible body of a generator winding drive system in which a generator is driven by power from a power source via a winding drive system in which a flexible body is wound between pulleys is slipped with respect to the pulley. In the slip detection device of the winding drive system for the generator for detecting
The ratio of the generator rotational speed estimated from the change cycle of the voltage generated by the generator and the rotational speed of the power source is deviated by a predetermined amount or more from the transmission ratio between the generator and the power source. A slip detection device for a winding drive system for a generator, wherein the flexible body is determined to be in a slip state.
該発電機が発電した各相の正弦波電圧を整流して得られるリプル電圧の変化周期から前記発電機回転数を推定するよう構成した発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置。 The slip detection device for a wrapping drive system for a generator according to claim 1, wherein the generator is a multiphase motor.
A slip detection device for a generator winding drive system configured to estimate the generator rotational speed from a change cycle of a ripple voltage obtained by rectifying a sine wave voltage of each phase generated by the generator.
前記リプル電圧の高さが設定値以上である間のみ、前記スリップ判定を行うよう構成した発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置。 In the slip detection apparatus of the winding drive system for generators of Claim 2,
A slip detection device for a wrapping drive system for a generator configured to perform the slip determination only while the height of the ripple voltage is equal to or higher than a set value.
前記発電機が発電した正弦波電圧が0となって再度0になる間の周期から前記発電機回転数を推定するよう構成した発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置。 In the slip detection apparatus of the winding drive system for generators of Claim 1,
A slip detection device for a generator winding drive system configured to estimate the generator rotational speed from a period during which a sine wave voltage generated by the generator becomes 0 and becomes 0 again.
前記推定した発電機回転数と、前記動力源の回転数との比が、これら発電機および動力源間の伝動比から所定以上のずれている状態が設定時間以上に亘って継続したときをもって、前記可撓体がスリップ状態であると判定するよう構成した発電機用巻き掛け駆動系のスリップ検出装置。 In the slip detection apparatus of the winding drive system for generators of any one of Claims 1-4,
When the ratio between the estimated generator speed and the power source speed has deviated by more than a predetermined amount from the transmission ratio between the power generator and the power source has continued for a set time or more, A slip detection device for a generator winding drive system configured to determine that the flexible body is in a slip state.
前記発電機の発電負荷を低下、または0にすることにより、前記可撓体のスリップ状態を解消するよう構成したことを特徴とする発電機用巻き掛け駆動系のスリップ防止装置。
When the slip detection device according to any one of claims 1 to 5 determines the slip state of the flexible body,
An anti-slip device for a wrapping drive system for a generator, wherein the generator is configured to eliminate the slip state of the flexible body by reducing or reducing the power generation load of the generator to zero.
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