JP2006288006A - モータ駆動装置,電動4輪駆動車およびハイブリッド車両 - Google Patents
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Abstract
バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車や、発電用電動機に交流発電機を用いた構造のハイブリッド車両にも適用できるような、余剰な回生エネルギーを消費することのできるモータ制御装置およびこれを備えた電動4輪駆動車およびハイブリッド車両を提供することにある。
【解決手段】
電動4輪駆動車1は、内燃機関3と、直流電力を出力する発電機4と、発電機4により出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ8と、インバータ8により制御され、後輪を駆動する交流モータ6とを備えている。モータコントローラ14は、車両からの要求トルクにしたがって、インバータ8や交流モータ6や発電機4を制御するとともに、交流モータ6の出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、交流モータ6の損失が交流モータ6の出力より上回るように交流モータ6の電流を制御し、交流モータ6の熱損失として余剰の電気エネルギーを吸収する。
【選択図】 図1
Description
かかる構成により、バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
かかる構成により、バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
かかる構成により、バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。
かかる構成により、バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
かかる構成により、バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
かかる構成により、バッテリーレスシステムである電動四輪駆動車においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
かかる構成により、複数輪駆動車両においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
かかる構成により、ハイブリッド車両においても、余剰な回生エネルギーを消費することができるようになる。
最初に、図1を用いて、本実施形態によるモータ制御装置を、交流モータを用いた電動4輪駆動車に適用した場合の構成及び動作について説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置を、交流モータを用いた電動4輪駆動車に適用した場合の全体構成を示すシステムブロック図である。
図3は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置の中のモータ制御部の構成を示すブロック図である。
図4は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置の中のモータ制御部の動作を示すフローチャートである。
図5は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置におけるロールバック用N−T特性の説明図である。
I=(√(Id^2+Iq^2))/√3 …(1)
ここで、ロールバック時におけるエネルギー状態について説明する。モータ損失に対してモータの出力が上回る場合、その差分の電気エネルギーが回生エネルギーとなる。これは通常のハイブリッドシステムで用いられる回生方式に相当する。本実施例のように、バッテリーが無いシステムでは、僅かなコンデンサの容量分しか電気エネルギーを吸収することができない。そこで、電力の出入りが無い、電気エネルギーが0となる状態,すなわちモータ損失とモータ出力の大きさが等しくなることが望ましい。しかしながら、エンジン回転など外乱の影響がある中、モータ損失とモータ出力の大きさとを完全に一致させるように制御することは、非常に困難である。そこで、本実施例では、トルク指令からq軸電流指令値Iq*を決定する際に、モータ損失((I^2)×R×3)がモータ出力(|ωm×Tm|)よりも大きくなるように、発電機4の出力(余剰損失分)を決め、それに伴いd軸電流指令値Id*を決定する。ここでは、各エンジン回転数におけるロールバックの動作点に対して、予めId,Iqテーブルを作成しておき、d軸電流指令Id*,q軸電流指令Iq*,界磁電流指令Imf*を算出するようにしている。界磁電流指令Imf*は、車両の走行性能とモータ効率を考慮して決定する。このとき、発電機4の出力Pgは、以下の式(2)で表され、Pg>0を満たすように決定する。この条件を満たした上で、発電機から取るパワーが例えば250[W]となるようにId*、Iq*、Imf*を決めておく。
この結果、発電機4の出力Pgに相当する余剰の電気エネルギーを交流モータ6の発熱として消費させることになる。そこで、上記のId,Iqテーブルは、この余剰エネルギーを無効分電流として流すようなId,Iqとして設定しておく。具体的には、無効分電流とはACモータ6の磁束方向に流す電流である。余剰エネルギーを決定したら、ステップs108に進み、決定した電流指令値に対してモータ制御および発電制御を開始するため、電圧指令演算部20へと進む。
V=(√(Vd*^2+Vq*^2))/√3 …(3)
さらに、DC電圧Vdc1演算部23は、交流モータ6の相電圧VからDC電圧指令値Vdc1を、PWM制御の場合には、以下の式(4)に基づいて、
Vdc1=(2√2)・V …(4)
また、矩形波制御の場合には、以下の式(5)に基づいて、
Vdc1=((2√2)・V)/1.27 …(5)
と算出する。
次に、図6を用いて、本実施形態によるモータ制御装置の中のコンデンサ電圧指令値Vdc*演算部24の動作について説明する。
図6は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置の中のコンデンサ電圧指令値Vdc*演算部の動作を示すフローチャートである。
図7は、発電機の特性の説明図である。
図8は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置の中の発電制御部17の構成を示すブロック図である。図9は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置の中の発電制御部の動作を示すフローチャートである。
図10は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置を用いた電動4輪駆動車1の制御動作を示すタイミングチャートである。図10(A)は、モータトルクTmを示し、図10(B)はモータ回転速度ωmを示し、図10(C)はコンデンサ電圧Vdcを示している。それぞれ横軸は時間(sec)である。
図11は、本発明の一実施形態によるモータ制御装置を、交流モータと交流発電機(オルタネータ)を用いた簡易なハイブリッド車に適用した場合の全体構成を示すシステムブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
図12は、本発明の他の実施形態によるモータ制御装置を、発電用電動機にモータジェネレータ4Bを用いたハイブリッド車に適用した場合の全体構成を示すシステムブロック図である。なお、図1と同一符号は、同一部分を示している。
2…前輪
3…エンジン
4…発電機
5…後輪
6…交流モータ
7…デファレンシャルギヤ
8…インバータ
9…クラッチ
10…ダイオードブリッジ
10B…電力変換装置
11…電子制御スロットル
12…スロットル開度センサ
13…車軸
14…モータコントローラ
15…エンジンコントロールユニット
31…平滑用コンデンサ
32…E−4WD用コントローラ
200…バッテリー
Claims (20)
- 直流電力を出力する車載電源、該車載電源から出力された前記直流電力を受けてそれを交流電力に変換するインバータ、及び該インバータから出力された交流電力によって駆動され、被駆動体の駆動用の電動力を発生する交流モータを有する車両用電動駆動装置に備えられ、
前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる電動駆動装置用制御装置であって、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 請求項1に記載の電動駆動装置用制御装置において、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの無効電流が増加するように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 請求項2に記載の電動駆動装置用制御装置において、
前記交流モータの無効電流は、前記交流モータの損失として前記車載電源から前記インバータに出力される余剰電力に基づいて決定される
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 複数の車輪の少なくとも1つを駆動する内燃機関によって駆動され、直流電力を出力する発電機、該発電機から出力された前記直流電力を直接受けてそれを交流電力に変換するインバータ、及び該インバータから出力された交流電力によって駆動され、複数の車輪の残りの少なくとも1つを駆動する交流モータを有する複数輪駆動車用電動駆動装置に備えられ、
車両からの前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる電動駆動装置用制御装置であって、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 請求項4に記載の電動駆動装置用制御装置において、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの無効電流が増加するように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 請求項5に記載の電動駆動装置用制御装置において、
前記交流モータの無効電流は、前記交流モータの損失として前記発電機から前記インバータに出力される余剰電力に基づいて決定される
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 直流電力の充放電が可能な蓄電器、該蓄電器から放電された前記直流電力を受けてそれを交流電力に変換するインバータ、及び該インバータから出力された交流電力によって駆動され、車両駆動用の電動力を発生する交流モータを有する電動車両用電動駆動装置に備えられ、
車両からの前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる電動駆動装置用制御装置であって、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 請求項7に記載の電動駆動装置用制御装置において、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの無効電流が増加するように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 請求項8に記載の電動駆動装置用制御装置において、
前記交流モータの無効電流は、前記交流モータの損失として前記蓄電器から前記インバータに出力される余剰電力に基づいて決定される
ことを特徴とする電動駆動装置用制御装置。 - 車両の被駆動体を電動力によって駆動する車両の電動駆動装置において、
直流電力を出力する車載電源と、
該車載電源から出力された前記直流電力を受けてそれを交流電力に変換するインバータと、
該インバータから出力された交流電力によって駆動され、前記電動力を発生する交流モータと、
該交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる制御装置とを有し、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御し、
前記インバータには、前記交流モータの損失として前記車載電源から余剰電力が供給されるようになっている
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 請求項10に記載の電動駆動装置において、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの無効電流が増加するように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 請求項11に記載の電動駆動装置において、
前記交流モータの無効電流は前記余剰電力に基づいて決定される
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 複数の車輪の少なくとも1つを内燃機関によって駆動し、複数の車輪の残りの少なくとも1つを電動力によって駆動する複数輪駆動車両の電動駆動装置において、
内燃機関によって駆動され、直流電力を出力する発電機と、
該発電機から出力された前記直流電力を直接受けてそれを交流電力に変換するインバータと、
該インバータから出力された交流電力によって駆動され、前記複数の車輪の残りの少なくとも1つを駆動する交流モータと、
車両からの前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる制御装置とを有し、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御し、
前記インバータには、前記交流モータの損失として前記発電機から余剰電力が供給されるようになっている
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 請求項13に記載の電動駆動装置において、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの無効電流が増加するように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 請求項14に記載の電動駆動装置において、
前記交流モータの無効電流は前記余剰電力に基づいて決定される
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 電動力によって車両を駆動する電動駆動装置において、
直流電力の充放電が可能な蓄電器と、
該蓄電器から放電された前記直流電力を受けてそれを交流電力に変換するインバータと、
該インバータから出力された交流電力によって駆動され、前記電動力を発生する交流モータと、
車両からの前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる制御装置とを有し、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御し、
前記インバータには、前記交流モータの損失として前記蓄電器から余剰電力が供給されるようになっている
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 請求項16に記載の電動駆動装置において、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となり余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの無効電流が増加するように、前記交流モータの電流を制御する
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 請求項17に記載の電動駆動装置において、
前記交流モータの無効電流は前記余剰電力に基づいて決定される
ことを特徴とする電動駆動装置。 - 複数輪駆動車両において、
複数の車輪の少なくとも1つを駆動する内燃機関と、
該内燃機関によって駆動され、直流電力を出力する発電機と、
該発電機から出力された前記直流電力を直接受けてそれを交流電力に変換するインバータと、
該インバータから出力された交流電力によって駆動され、前記複数の車輪の残りの少なくとも1つを駆動する交流モータと、
車両からの前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる制御装置とを有し、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御し、
前記インバータには、前記交流モータの損失として前記発電機から余剰電力が供給されるようになっている
ことを特徴とする複数輪駆動車両。 - ハイブリッド車両において、
車両の駆動力を発生する内燃機関と、
車両の駆動力を発生する交流モータと、
該交流モータの電源を構成する蓄電器と、
該蓄電器から放電された前記直流電力を受けてそれを交流電力に変換し、前記交流モータに供給して前記交流モータを駆動するインバータと、
車両からの前記交流モータに対する要求トルクにしたがって、前記インバータを制御して前記交流モータの駆動を制御する制御手段を含んでなる制御装置とを有し、
前記制御手段は、前記交流モータの出力が負となって余剰の電気エネルギーが発生する場合、前記交流モータの損失が前記交流モータの負の出力よりも上回るように、前記交流モータの電流を制御し、
前記インバータには、前記交流モータの損失として前記蓄電器から余剰電力が供給されるようになっている
ことを特徴とするハイブリッド車両。
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