JP2007245765A - Vehicle drive controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主駆動軸を駆動する熱機関(例えば、内燃機関であるエンジン)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 a heat engine (for example, an engine that is an internal combustion 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)。
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、一般に発電機の制御応答性は低く、インバータによるモータ制御の応答性は高いことが知られており、このような発電機とインバータとを組み合わせた場合、発電機の出力電圧と出力電流とは、電気負荷となるインバータの制御状態によって変動する可能性があるため、両者が協調して動作する必要がある。
例えば、トルク指令が急減する過程では、発電機出力の減少が遅れ、発電機出力電圧が所定値(フェイル電圧)を超えることにより部品が破損する恐れがあるという未解決の課題がある。
By the way, it is conceivable to control the motor torque by applying an AC motor + inverter configuration instead of a DC motor. However, it is generally known that the control response of the generator is low and the motor control response by the inverter is high. When such a generator and an inverter are combined, the output voltage and output current of the generator may fluctuate depending on the control state of the inverter serving as an electric load. Need to work.
For example, in the process in which the torque command rapidly decreases, there is an unresolved problem that the decrease in the generator output is delayed, and the component may be damaged when the generator output voltage exceeds a predetermined value (fail voltage).
また、エンジン回転数が急増する過程でも、発電機出力電圧がフェイル電圧を超えてしまう場合がある。図18(a)に発電機の界磁電流Ifgと発電電圧Vdcとの関係を示す。図中曲線は、所定のエンジン回転数Ngでの界磁電流Ifg−発電電圧Vdcの特性線であり、曲線A及びBはエンジン回転数Ngの違いを示している。この特性線は、界磁電流Ifgが上昇するにつれて発電電圧Vdcも上昇するようになっており、発電機の界磁電流Ifgの増加に対する発電電圧Vdcの上昇率が鈍い領域Cが存在する。 Even in a process where the engine speed rapidly increases, the generator output voltage may exceed the fail voltage. FIG. 18A shows the relationship between the generator field current Ifg and the generated voltage Vdc. The curve in the figure is a characteristic line of field current Ifg-generated voltage Vdc at a predetermined engine speed Ng, and curves A and B show the difference in engine speed Ng. This characteristic line is such that the generated voltage Vdc increases as the field current Ifg increases, and there is a region C where the increase rate of the generated voltage Vdc with respect to the increase in the field current Ifg of the generator is slow.
例えば、特性線A上の領域Cにおける動作点a0で界磁に大電流Ifg1を流しているとき、エンジン回転数Ngが上昇すると、特性線が曲線Aから曲線Bに変化して発電電圧Vdcが上昇する。そのため、発電機制御において界磁電流Ifgを減少することで発電電圧Vdcを減少しようとするが、領域Cでは界磁電流Ifgを減少しても発電電圧Vdcが落ちづらいため、界磁電流IfgをIfg1からIfg2へ減少しても、動作点は特性線B上の点b0となる。その結果、発電過剰となって(発電電圧Vdcがフェイル電圧閾値Vmaxを越えて)、高電圧フェイルとなってしまう。 For example, when a large current Ifg1 flows through the field at the operating point a0 in the region C on the characteristic line A, when the engine speed Ng increases, the characteristic line changes from the curve A to the curve B, and the generated voltage Vdc becomes To rise. Therefore, the generator voltage Vdc is attempted to be reduced by reducing the field current Ifg in the generator control. However, in the region C, even if the field current Ifg is reduced, the generated voltage Vdc does not easily drop, so the field current Ifg is reduced. Even if it decreases from Ifg1 to Ifg2, the operating point is a point b0 on the characteristic line B. As a result, power generation becomes excessive (the power generation voltage Vdc exceeds the fail voltage threshold V max ), resulting in a high voltage fail.
つまり、図18(b)に示すように、発電機の出力可能特性線St1上の点a1で動作しているときにエンジン回転数が上昇すると、出力可能特性線がSt1からSt2に変化し、動作点が点a1から点b1に移行してフェイル電圧閾値Vmaxを越えてしまう。
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、安定したモータトルク制御を行う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。
That is, as shown in FIG. 18B, when the engine speed increases when operating at the point a1 on the output possible characteristic line St1 of the generator, the output possible characteristic line changes from St1 to St2, exceeds the fail threshold voltage V max operating point shifts from the point a1 to the point b1.
Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and a vehicle drive control device capable of performing stable motor torque control by a combination of a generator and an AC motor. It is intended to provide.
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、エンジン回転数が大きいほど、発電機を、エンジン回転数の変動による発電電圧の変化に対する発電機の界磁電流の変動による発電電圧の変化である発電電圧変化率が大きい領域で動作させる。 In order to achieve the above object, in the vehicle drive control device according to the present invention, the larger the engine speed, the more the generator is driven by fluctuations in the field current of the generator with respect to changes in the generated voltage due to fluctuations in the engine speed. The operation is performed in a region where the generated voltage change rate, which is the change in generated voltage, is large.
本発明によれば、エンジン回転数が大きいほど、発電機を発電電圧変化率が大きい領域で動作させるので、例えば、エンジン回転数が上昇して発電電圧が上昇した場合であっても、発電機の界磁電流を減少することで発電電圧を容易に減少することができ、高電圧フェイルとなることを防止することができる。その結果、部品の破損を防止することができ、安定したモータトルク制御を行うことができるという効果が得られる。 According to the present invention, as the engine speed increases, the generator is operated in a region where the rate of change in generated voltage is large. For example, even if the engine speed increases and the generated voltage increases, the generator By reducing the field current, the generated voltage can be easily reduced, and a high voltage failure can be prevented. As a result, it is possible to prevent the parts from being damaged and to obtain an effect that stable motor torque control can be performed.
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、熱機関(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
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
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
The
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
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
The electric power generated by the
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
The
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
Each
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、界磁制御手段としての発電機制御部8B、目標モータトルク決定部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。目標モータトルク決定部8C及びモータ制御部8Dでモータ制御手段を構成している。
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
The target motor
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
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
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
The second motor driving
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、モータ4のトルク指令値Ttを出力する。
Next, in the select
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 torque command value Tt of the
発電機制御部8Bは、目標モータトルク演算部8Aからのトルク指令値Ttに基づいて後述する発電制御を行い、発電機7の界磁電流Ifgを制御する。
目標モータトルク決定部8Cは、発電機7の状態に基づいてモータ制御を行うためのトルク指令値Tmを出力する。具体的には、発電機7の出力電圧V及び出力電流Iからモータ4のトルク指令値Tmを演算する。
つまり、トルク指令値Tmは、現在の発電機出力の動作点(電圧・電流)に相当するモータトルクであり、次式をもとに算出される。
Tm=(V×I×Иm)/Vm ………(2)
The
The target motor
That is, the torque command value Tm is a motor torque corresponding to the current operating point (voltage / current) of the generator output, and is calculated based on the following equation.
Tm = (V × I × Иm) / Vm (2)
本実施形態では、後述するように、発電機7の出力自体は発電機7及びモータ4が最適効率となる動作点を目標に制御する。そのため、現在の発電機7の出力電圧V及び出力電流Iは最大効率となる動作点に近い動作点となっていると考えることができるので、現在の発電機7の出力電圧V及び出力電流Iに基づいてトルク指令値Tmを算出し、このトルク指令値Tmでモータ制御を行うことで、効率の良い動作点での作動を維持することができる。
In this embodiment, as will be described later, the output of the
モータ制御部8Dは、トルク指令値Ttとは別の後述する目標モータトルク決定部8Cから出力されるトルク指令値Tm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。
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 motor control unit 8D performs known vector control shown in FIG. 5 from a torque command value Tm output from a later-described target motor
The
The
図6は、発電機7の発電制御を行う発電機制御部8Bの詳細を示すブロック図である。
この発電機制御部8Bは、モータ必要電力演算部101と、目標発電電力演算部102と、発電電力制限部103と、目標発電電力決定部104と、目標動作点設定手段としての目標動作点設定部105と、目標電圧制限手段としての目標電圧制限部106と、発電機出力制御手段としての発電電力制御部107とで構成され、発電機7の界磁電流Ifgを制御する。
FIG. 6 is a block diagram showing details of the
The
モータ必要電力演算部101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 ………(3)
目標発電電力演算部102では、モータ必要電力演算部101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 ………(4)
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。
Based on the torque command value Tt calculated by the target
Pm = Tt × Vm (3)
Based on the required motor power Pm output from the required motor
Pg = Pm / Иm ……… (4)
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103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 ………(5)
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
PL1 = Tb × ωg × Иg (5)
Here, Tb is the torque that can be transmitted to the belt, ωg is the rotational speed of the
つまり電力制限値PL1は、図7(a)に示すように、発電機7の回転速度ωgが大きくなるにつれて比例的に大きく算出されることになる。
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。
That is, the power limit value PL1 is proportionally increased as the rotational speed ωg of the
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).
この電力制限値PL2は、図7(b)に示すように、発電機7の回転速度ωgが大きくなるほど、またアクセル開度Accが大きくなるほど大きく算出されることになる。
そして、目標発電電力演算部102及び発電電力制限部103の演算結果が目標発電電力決定部104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。
As shown in FIG. 7B, the power limit value PL2 is calculated to be larger as the rotational speed ωg of the
Then, the calculation results of the target generated
図7(c)は、発電機必要電力Pgと電力制限値PL1,PL2とのうち、発電機必要電力Pgが最も小さい場合を示しており、この場合、現在速度での発電機必要電力Pgが目標出力電力PGとして選択される。
目標動作点設定部105では、先ず目標発電電力決定部104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 ………(6)
FIG. 7C shows a case where the generator required power Pg is the smallest of the generator required power Pg and the power limit values PL1 and PL2. In this case, the generator required power Pg at the current speed is The target output power PG is selected.
First, the target operating
Tt = (PG × Иm) / Vm (6)
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、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。
Next, the input voltage and input current of the
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。 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.
目標電圧制限部106では、目標動作点設定部105で求められた目標電圧Vtと、後述する制限電圧算出処理により算出される、上記目標電圧Vtに上限を設けるための電圧制限値である制限電圧Vttとを大小比較し、小さい方の値を最終的な目標電圧Vtとして発電電力制御部107に出力する。
そして、発電電力制御部107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。具体的には、図9に示すように、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。
In the target
Then, the generated
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121に入力され、PID制御部121は、偏差ΔVが零となるような目標界磁電流Iftを出力する。
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122に出力する。PID制御部122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することになる。
First, a deviation ΔV between the output voltage V from the generator voltage sensor and the target voltage Vt is input to the
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
Thereby, the output voltage V of the
図10は、目標電圧制限部106で実行する制限電圧算出処理手順を示すフローチャートである。この制限電圧算出処理は、所定時間毎のタイマ割込み処理として実行され、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は、前記(3)式及び(4)式をもとに算出する。
次に、ステップS4では、現在の発電機回転数Ngを検出し、ステップS5に移行する。
FIG. 10 is a flowchart showing a limit voltage calculation processing procedure executed by the
In step S3, the required power Pg of the
Next, in step S4, the current generator speed Ng is detected, and the process proceeds to step S5.
ステップS5では、現在の発電機回転数Ngに基づいて、発電機7の界磁電流Ifgの上限値である許容界磁電流Ifg0を予め格納されたマップをもとに算出する。このマップは、横軸に発電機回転数Ng、縦軸に許容界磁電流Ifg0をとり、発電機回転数Ngが0から所定値までの領域では許容界磁電流Ifg0は最大値IfgMAXに固定され、発電機回転数Ngが所定値以上の領域では、発電機回転数Ngが大きくなるほど許容界磁電流Ifg0が最大値IfgMAXより小さくなるように設定されている。
In step S5, the allowable field current Ifg0, which is the upper limit value of the field current Ifg of the
次に、ステップS6では、現在の界磁コイルの温度を検出し、ステップS7に移行する。ここで、界磁コイルの温度は、温度検出手段としてのサーミスタ等の温度センサを用いて検出する。なお、所定の電圧をかけたときの電流値を検出することで、温度を算出するようにしてもよい。
ステップS7では、界磁コイルの温度に基づいて、温度係数Kを予め格納されたマップをもとに算出する。このマップは、横軸に界磁コイルの温度、縦軸に温度係数Kをとり、温度が0から所定値までの領域では温度係数Kは最大値“1”に固定され、温度が所定値以上の領域では、温度が高くなるほど温度係数Kが“1”より小さくなるように設定されている。
Next, in step S6, the current temperature of the field coil is detected, and the process proceeds to step S7. Here, the temperature of the field coil is detected using a temperature sensor such as a thermistor as temperature detecting means. Note that the temperature may be calculated by detecting the current value when a predetermined voltage is applied.
In step S7, based on the temperature of the field coil, the temperature coefficient K is calculated based on a previously stored map. This map takes the field coil temperature on the horizontal axis and the temperature coefficient K on the vertical axis. In the region where the temperature ranges from 0 to a predetermined value, the temperature coefficient K is fixed to the maximum value “1”, and the temperature is equal to or higher than the predetermined value. In this region, the temperature coefficient K is set to be smaller than “1” as the temperature increases.
次に、ステップS8では、前記ステップS5で算出された許容界磁電流Ifg0を前記ステップS7で算出された温度係数Kで補正した界磁電流Ifg1(=Ifg0×K)と、現在の発電機回転数Ngとに基づいて、発電機7の出力可能特性線(V−I特性)を算出する。ここで算出される出力可能特性線は、発電機の回転数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、回転数Ngで界磁電流Ifg1が与えられているときに、発電機が出力可能な電圧・電流を示した特性である。
Next, in step S8, the field current Ifg1 (= Ifg0 × K) obtained by correcting the allowable field current Ifg0 calculated in step S5 with the temperature coefficient K calculated in step S7, and the current generator rotation Based on the number Ng, an output possible characteristic line (VI characteristic) of the
次に、ステップS9では、前記ステップS8で算出されたV−I特性に基づいて、縦軸に電圧V、横軸に電力PをとったV−P特性を求め、前記ステップS3で算出された発電機必要電力Pgとの交点の電圧Vdc1及びVdc2を算出してステップS10に移行する。
ステップS10では、電圧Vdc1とVdc2とをセレクトハイして、ステップS11に移行する。ステップS11では、目標モータトルクTとモータ回転数Nmとに基づいて、最低必要電圧Vdcminを算出し、ステップS12に移行する。
Next, in step S9, based on the VI characteristic calculated in step S8, a VP characteristic having the voltage V on the vertical axis and the power P on the horizontal axis is obtained, and calculated in step S3. The voltages Vdc1 and Vdc2 at the intersection with the generator required power Pg are calculated, and the process proceeds to step S10.
In step S10, the voltages Vdc1 and Vdc2 are selected high, and the process proceeds to step S11. In step S11, the minimum required voltage Vdcmin is calculated based on the target motor torque T and the motor rotation speed Nm, and the process proceeds to step S12.
ステップS12では、前記ステップS10のセレクトハイの結果max(Vdc1,Vdc2)が、前記ステップS11で算出した最低必要電圧Vdcminより大きいか否かを判定し、max(Vdc1,Vdc2)>Vdcminであるときには、ステップS13に移行してmax(Vdc1,Vdc2)を制限電圧Vttとして設定し、この制限電圧Vttと前述した目標動作点設定部105で設定された目標電圧Vtとをセレクトローした結果を最終的な目標電圧Vtとして発電電力制御部107に出力してから、制限電圧算出処理を終了する。
In step S12, it is determined whether or not the select high result max (Vdc1, Vdc2) in step S10 is larger than the minimum required voltage Vdcmin calculated in step S11. If max (Vdc1, Vdc2)> Vdcmin. In step S13, max (Vdc1, Vdc2) is set as the limit voltage Vtt, and the result of selecting low the limit voltage Vtt and the target voltage Vt set by the target operating
一方、前記ステップS12の判定結果がmax(Vdc1,Vdc2)≦Vdcminであるときには、ステップS14に移行して、max(Vdc1,Vdc2)とVdcminとの偏差ΔVに基づいて、予め格納されたマップを参照してトルク減少係数K2を算出する。このマップは、横軸に偏差ΔV、縦軸にトルク減少係数K2をとり、偏差ΔVが大きいほどトルク減少係数K2が“1”から徐々に小さくなるように設定されている。 On the other hand, when the determination result in step S12 is max (Vdc1, Vdc2) ≦ Vdcmin, the process proceeds to step S14, and a map stored in advance is determined based on the deviation ΔV between max (Vdc1, Vdc2) and Vdcmin. The torque reduction coefficient K2 is calculated with reference. This map is set such that the deviation ΔV is taken on the horizontal axis and the torque reduction coefficient K2 is taken on the vertical axis, and the torque reduction coefficient K2 gradually decreases from “1” as the deviation ΔV increases.
次に、ステップS15に移行して、目標モータトルクTtにトルク減少係数K2を乗じることで新たな目標モータトルクTtを算出し、前記ステップS2に移行する。
このように、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の目標電圧Vtと、エンジン回転数Ngに応じて設定される制限電圧Vttとをセレクトローした結果を最終的な目標電圧Vtとして、発電機制御を行うことになる。
Next, the process proceeds to step S15, a new target motor torque Tt is calculated by multiplying the target motor torque Tt by the torque reduction coefficient K2, and the process proceeds to step S2.
In this way, the torque command value Tt corresponding to the target output power PG to be output from the
図11に、制限電圧Vtt設定の概念図を示す。図中曲線N1〜N3はエンジン回転数Ngが固定のときの界磁電流Ifg−発電電圧Vdcの特性線であり、曲線N1〜N3はエンジン回転数Ngの違いを示している。発電電圧Vdcに寄与する磁束は発電機の体格、設計で決まるため、この特性線における高界磁電流領域では、発電機の界磁電流Ifgの増加に対する発電電圧Vdcの上昇率が鈍くなる。 FIG. 11 shows a conceptual diagram of setting the limit voltage Vtt. Curves N1 to N3 in the figure are characteristic lines of the field current Ifg and the generated voltage Vdc when the engine speed Ng is fixed, and the curves N1 to N3 indicate differences in the engine speed Ng. Since the magnetic flux contributing to the generated voltage Vdc is determined by the physique and design of the generator, in the high field current region in this characteristic line, the rate of increase of the generated voltage Vdc with respect to the increase in the generator field current Ifg becomes dull.
この図11に示すように、エンジン回転数Ng小のとき(特性線N1のとき)の発電電圧Vdcの許容電圧(制限電圧)Vtt1は、そのときのエンジン回転数で発電機が出力できる最大電圧、所謂飽和電圧Vs1と同等の電圧値に設定される。また、エンジン回転数Ng大のとき(特性線N3のとき)の発電電圧Vdcの許容電圧(制限電圧)Vtt3は、そのときのエンジン回転数における飽和電圧Vs3より大幅に小さい電圧値に設定される。つまり、エンジン回転数Ngが大きいほど、目標電圧Vtに上限を設けるための電圧制限値である制限電圧Vttが、現在のエンジン回転数Ngで発電機7が出力できる最大電圧より小さく設定される。
As shown in FIG. 11, the allowable voltage (limit voltage) Vtt1 of the generated voltage Vdc when the engine speed Ng is small (when the characteristic line is N1) is the maximum voltage that can be output by the generator at the engine speed at that time. The voltage value is set equal to the so-called saturation voltage Vs1. Further, the allowable voltage (limit voltage) Vtt3 of the generated voltage Vdc when the engine speed Ng is large (in the case of the characteristic line N3) is set to a voltage value significantly smaller than the saturation voltage Vs3 at the engine speed at that time. . That is, as the engine speed Ng increases, the limit voltage Vtt, which is a voltage limit value for setting an upper limit on the target voltage Vt, is set to be smaller than the maximum voltage that can be output by the
そしてこれは、エンジン回転数Ngが大きいほど、発電機7の界磁電流Ifgの制限量を大きくすることに相当する。即ち、エンジン回転数Ngが小のときの界磁電流Ifgの上限値である許容界磁電流Ifg0は、比較的大きいIfg1に設定され、エンジン回転数Ngが大のときの許容界磁電流Ifg0は、比較的小さいIfg3に設定され、エンジン回転数Ngが大きいほど許容界磁電流Ifg0が小さく設定される。
このように、目標電圧Vt(又は界磁電流Ifg)を制限することにより、エンジン回転数が大きいほど、発電機7を、エンジン回転数Ngの変動による発電電圧Vdcの変化に対する発電機7の界磁電流Ifgの変動による発電電圧Vdcの変化である発電電圧変化率が大きい領域で動作させることになる。
This corresponds to increasing the limit amount of the field current Ifg of the
In this way, by limiting the target voltage Vt (or field current Ifg), the higher the engine speed, the more the
次に、本実施形態の動作について説明する。
先ず、エンジン回転数Ngが低い状態でトルク指令値が増加した場合を考える。図12は、発電機7の出力即ちインバータ9の入力における動作点(電圧・電流)を示す図であり、曲線St1で表される発電機の出力可能特性線上の点a1にあるものとする。このときのトルク指令値T1に相当する電力一定線は双曲線状の曲線P1で示される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, consider a case where the torque command value increases while the engine speed Ng is low. FIG. 12 is a diagram showing an operating point (voltage / current) at the output of the
この状態からトルク指令値がT1からT2へ上昇したものとすると、目標動作点設定部105で、トルク指令値T2に相当する電力一定線P2上で効率の良い動作点a*が目標動作点として設定される。また、目標電圧制限部106では、前述した図10の制限電圧算出処理において、エンジン回転数Ngが低いため、ステップS5で発電機7の界磁電流Ifgが制限されることなく、許容界磁電流Ifg0が最大値IfgMAXに設定されるので、目標電圧Vtが制限されることがない。そのため、目標動作点設定部105で設定された目標電圧Vtがそのまま最終的な目標電圧Vtとして選択されて、発電電力制御部107で現在の出力電圧Vが目標電圧Vtに一致するように界磁電流Ifgが増加制御される。このときの発電機の出力可能特性線は曲線St2となり、動作点はa*となる。
Assuming that the torque command value has increased from T1 to T2 from this state, the target operating
この状態から、エンジン回転数Ngが上昇したものとする。このエンジン回転数Ngの上昇により、発電機の出力可能特性線はSt2からSt2’へ変化すると、動作点が出力可能特性線St2’と電力一定線P2との交点a2に移行するため発電電圧Vdcが上昇する。しかし、このときの発電電圧Vdcはフェイル電圧閾値Vmaxを超えないため、安定した動作を確保することができる。 It is assumed that the engine speed Ng has increased from this state. When the output potential characteristic line of the generator changes from St2 to St2 ′ due to the increase in the engine speed Ng, the operating point shifts to the intersection a2 between the output possible characteristic line St2 ′ and the constant power line P2, and thus the generated voltage Vdc. Rises. However, the generated voltage Vdc at this time because it does not exceed the fail voltage threshold V max, it is possible to ensure stable operation.
次に、エンジン回転数Ngが高い状態でトルク指令値がT1からT2へ増加した場合を考える。この場合には、図10のステップS5で発電機7の界磁電流Ifgが制限されて、許容界磁電流Ifg0が比較的小さい値に設定されるので、目標電圧Vtが大幅に制限されることになる。このとき、制限電圧Vttが目標動作点設定部105で設定された目標電圧Vtより小さいものとすると、ステップS13で制限電圧Vttが最終的な目標電圧Vtとして選択され、発電電力制御部107で現在の出力電圧Vが目標電圧Vt(=Vtt)に一致するように界磁電流Ifgが増加制御される。つまり、図13に示すように、発電機7の出力可能特性線は曲線St1から曲線St2へ変化し、発電機動作点は点a1から点a2へ移行することになる。
Next, consider a case where the torque command value increases from T1 to T2 while the engine speed Ng is high. In this case, the field current Ifg of the
従来装置のように、上記界磁電流Ifgの制限(目標電圧Vtの制限)を行わない場合には、トルク指令値T2に相当する電力一定線P2上で効率の良い動作点a3が目標動作点として設定されるため、発電機7の出力可能特性線が曲線St1から曲線St3へ変化するように界磁電流制御が行われる。
発電機7の出力可能特性線St2上の点a2に動作点がある状態で、エンジン回転数Ngが上昇したものとすると、出力可能特性線はSt2からSt2’へ変化し、動作点がa2’へ移行するため発電電圧Vdcが上昇する。しかし、このときの発電電圧Vdcはフェイル電圧閾値Vmaxを超えることがないため、安定した動作を確保することができる。
When the field current Ifg is not limited (the target voltage Vt is not limited) as in the conventional device, an efficient operating point a3 on the constant power line P2 corresponding to the torque command value T2 is the target operating point. Therefore, the field current control is performed so that the output possible characteristic line of the
Assuming that the engine speed Ng has increased with the operating point at the point a2 on the output possible characteristic line St2 of the
一方、従来装置のように、上記界磁電流Ifgの制限(目標電圧Vtの制限)を行わず、発電機7の出力可能特性線St3上の点a3に動作点がある状態で、エンジン回転数Ngが上昇したものとすると、出力可能特性線はSt3からSt3’へ変化し、動作点がa3’へ移行するため発電電圧Vdcが上昇する。このときの発電電圧Vdcはフェイル電圧閾値Vmaxを超えてしまう。
このように、エンジン回転数Ngが高い状態のときには、界磁電流Ifgを制限(目標電圧Vtを制限)して、発電機7を発電電圧変化率の大きい領域で使用することで、エンジン回転数Ngの上昇に対して高電圧フェイルとなることを防止することができる。
On the other hand, in the state where the field current Ifg is not limited (the target voltage Vt is not limited) and the operating point is at the point a3 on the output possible characteristic line St3 of the
As described above, when the engine speed Ng is high, the field current Ifg is limited (target voltage Vt is limited), and the
次に、本実施形態の動作及び効果を、図14の界磁電流Ifg−発電電圧Vdc特性図をもとに説明する。
エンジン回転数Ngが比較的大きいときに、図14(a)に示すように、発電電圧変化率の比較的大きい点α1(界磁電流Ifg1)で動作しているとき、エンジン回転数がN1からN2に上昇したものとする。このとき、エンジン回転数Ngの変動による電圧変化はΔV1となる。発電機7は発電電圧変化率の比較的大きい領域内で動作しているため、界磁電流IfgをIfg1からIfg2へ減少させると発電電圧Vdcが落ちやすく、界磁電流Ifgの変動による電圧変化はΔV2となる。そして、エンジン回転数Ngの変動による電圧変化と界磁電流Ifgの変動による電圧変化とがつり合っているため(ΔV1=ΔV2)、発電電圧Vdcの変化はなく点α2で動作することになる。したがって、高電圧フェイルとなることなく安定したモータトルク制御を維持することができる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described based on the field current Ifg-generated voltage Vdc characteristic diagram of FIG.
When the engine speed Ng is relatively large, as shown in FIG. 14A, when operating at a point α1 (field current Ifg1) where the rate of change in the generated voltage is relatively large, the engine speed is from N1. Assume that it has risen to N2. At this time, the voltage change due to the fluctuation of the engine speed Ng is ΔV1. Since the
また、エンジン回転数Ngが比較的小さいときに、図14(b)に示すように、発電電圧変化率の比較的小さい点β1(界磁電流Ifg3)で動作しているとき、エンジン回転数がN3からN4に上昇したものとする。このとき、エンジン回転数Ngの変動による電圧変化はΔV3、界磁電流IfgをIfg3からIfg4へ減少させたときの電圧変化はΔV4となる。エンジン回転数Ngの変動による電圧変化は、界磁電流Ifgの変動による電圧変化より大きいため(ΔV3>ΔV4)、発電電圧Vdcは上昇して点β2で動作することになるが、このときの発電電Vdcはフェイル電圧閾値Vmaxを越えない。そのため、安定したモータトルク制御を維持することができる。 Further, when the engine speed Ng is relatively small, as shown in FIG. 14B, when operating at a point β1 (field current Ifg3) where the rate of change in the generated voltage is relatively small, the engine speed is Assume that N3 has risen to N4. At this time, the voltage change due to the fluctuation of the engine speed Ng is ΔV3, and the voltage change when the field current Ifg is decreased from Ifg3 to Ifg4 is ΔV4. Since the voltage change due to the fluctuation of the engine speed Ng is larger than the voltage change due to the fluctuation of the field current Ifg (ΔV3> ΔV4), the power generation voltage Vdc rises and operates at the point β2. electrostatic Vdc does not exceed the fail voltage threshold V max. Therefore, stable motor torque control can be maintained.
エンジン回転数Ngが低いときに、エンジン回転数Ngが急上昇した場合、発電電圧Vdcが急上昇してフェイル電圧閾値Vmaxを越え得る状況となるが、発電電圧Vdcがフェイル電圧閾値Vmaxにかかる前に界磁電流Ifgが落ちるため、高電圧フェイルとなることはない。したがって、発電機を発電電圧変化率が比較的小さい領域、即ち目標電圧が高い領域で動作させることができ、発電機の効率や出力の応答性の面で有利となる。 When the engine speed is low Ng, if the engine rotational speed Ng increases rapidly, although a situation where the power generation voltage Vdc may exceed the fail voltage threshold V max soaring, before the generated voltage Vdc is applied to the fail voltage threshold V max Because the field current Ifg drops, the high voltage fail is not caused. Therefore, the generator can be operated in a region where the rate of change in the generated voltage is relatively small, that is, in a region where the target voltage is high, which is advantageous in terms of the efficiency of the generator and the output responsiveness.
このように、上記本実施形態では、モータが必要とする電力から発電機の界磁電流を制御し、現在の発電機の出力電圧及び出力電流からモータを制御することで、発電機への指令値とモータへの指令値を異なる構成とするので、応答性の低い発電機制御と応答性の高いモータ制御との組み合わせであっても、制御系が発散したり、非常に悪い効率で作動したりすることを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the field current of the generator is controlled from the power required by the motor, and the motor is controlled from the output voltage and output current of the current generator. Since the value and the command value to the motor are different, the control system diverges or operates with very poor efficiency even when the generator control with low response and the motor control with high response are combined. Can be suppressed.
また、エンジン回転数が大きいほど、発電機を、エンジン回転数の変動による発電電圧の変化に対する発電機の界磁電流の変動による発電電圧の変化である発電電圧変化率が大きい領域で動作させるので、エンジン回転数が高い場合には、エンジン回転数が上昇して発電電圧が上昇した場合であっても、界磁電流を減少させることで容易に発電電圧を減少させることができ、高電圧フェイルを防止することができる。また、エンジン回転数が低い場合には、発電機の効率や出力応答性の高い領域での動作を確保することができる。 Also, as the engine speed increases, the generator is operated in a region where the power generation voltage change rate, which is the change in the generated voltage due to the change in the generator field current with respect to the change in the generated voltage due to the change in the engine speed, is large When the engine speed is high, the generated voltage can be easily reduced by reducing the field current even when the engine speed is increased and the generated voltage is increased. Can be prevented. Further, when the engine speed is low, it is possible to ensure operation in a region where the efficiency of the generator and the output response are high.
さらに、エンジン回転数に応じた電圧制限値により、モータが必要とする電力に基づいて算出される発電機の目標電圧に上限を設けるので、エンジン回転数に応じて発電機を動作させる領域を制限することができる。
また、エンジン回転数が大きいほど、電圧制限値を現在のエンジン回転数で発電機が出力できる最大電圧より小さく設定するので、エンジン回転数が大きいほど、上記発電電圧変化率の大きい領域で発電機を動作させることができる。
In addition, the upper limit is set for the target voltage of the generator that is calculated based on the power required by the motor by the voltage limit value according to the engine speed, so the region in which the generator is operated is limited according to the engine speed. can do.
In addition, since the voltage limit value is set to be smaller than the maximum voltage that can be output by the current engine speed as the engine speed increases, the generator increases in the region where the power generation voltage change rate increases as the engine speed increases. Can be operated.
また、発電機の界磁電流に上限を設けることで発電機の目標電圧に上限を設けるので、適切に電圧制限値を設定することができ、確実にエンジン回転数が大きいほど上記発電電圧変化率の大きい領域で発電機を動作させることができる。
さらにまた、界磁コイルの温度に応じて電圧制限値を変更するので、界磁コイルの温度が高いほど発電機の目標電圧を減少する(目標電圧の制限量を大きくする)ことができ、温度上昇に起因する部品の破損を防止することができる。
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、確実に出力電圧を目標電圧に追従させることができる。
In addition, since an upper limit is set for the target voltage of the generator by setting an upper limit for the field current of the generator, the voltage limit value can be set appropriately, and the rate of change in the generated voltage increases as the engine speed increases. The generator can be operated in a large area.
Furthermore, since the voltage limit value is changed according to the temperature of the field coil, the higher the field coil temperature, the lower the generator target voltage (increase the target voltage limit), and the temperature It is possible to prevent the parts from being damaged due to the rise.
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 output voltage can surely follow the target voltage.
なお、上記本実施形態においては、目標動作点設定部105で設定された目標電圧Vtと、目標電圧制限部106で算出した制限電圧Vttとをセレクトローした結果を、最終的な目標電圧Vtと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、目標動作点設定部105で設定される目標動作点(Vt,It)に基づいて発電機7に必要な界磁電流Ifgを算出し、この界磁電流Ifgとエンジン回転数Ngに応じて設定される許容界磁電流Ifg0とをセレクトローした結果から、最終的な発電機の目標電圧Vtを算出するようにしてもよい。
In the present embodiment, the result of selecting low the target voltage Vt set by the target operating
また、上記本実施形態においては、発電電力制御部107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、図15に示すように、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、先ず目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差ΔVをPID制御部123に出力する。
In the present embodiment, the case where the generated
PID制御部123は、偏差ΔVに応じて、発電機7の界磁電流駆動回路のPWMデューティー比Dを制御する。具体的には、Vt>VであるときPWMデューティー比Dを増加し、Vt<VであるときPWMデューティー比Dを減少する。
例えば、以下のようなPID制御を施す。
D=α×(Vt−V)+β×∫(Vt−V) ………(7)
The
For example, the following PID control is performed.
D = α × (Vt−V) + β × ∫ (Vt−V) (7)
図16はPWMデューティー比Dと界磁電流Ifgとの関係を示す特性図であり、横軸はPWMデューティー比D、縦軸は界磁電流Ifgである。この特性図に示すように、デューティー比Dが0%のとき界磁電流Ifgは流れず、デューティー比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。 FIG. 16 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, the field current Ifg does not flow when the duty ratio D is 0%, and a lot of the field current Ifg flows as the duty ratio D approaches 100%.
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デューティー比DをPWM駆動部124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の出力電圧Vが目標電圧Vtとなるよう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
これにより、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、出力電圧と目標電圧の大きいループで制御することができるので、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。
この図15の処理において、PID制御部123及びPWM駆動部124の処理がデューティー比制御手段に対応している。
As a result, it is possible to control in a loop with a large output voltage and target voltage, including all error factors of field current control due to variations in field current voltage and field coil resistance value. There is no need to provide a sensor, and the cost can be reduced.
In the process of FIG. 15, the processes of the
なお、図17に示すように、発電電力制御部107で界磁電源電圧VfとPWMデューティー比Dとの乗算値をフィードバック制御するようにしてもよい。この場合、出力電圧Vと目標電圧Vtとの偏差ΔVがPID制御部125に入力され、下記(8)式に示すPID制御を施してPWMデューティー比Dを出力する。
Vf×D=α×(Vt−V)+β×∫(Vt−V)
D={α×(Vt−V)+β×∫(Vt−V)}/Vf ………(8)
As shown in FIG. 17, the generated
Vf × D = α × (Vt−V) + β × ∫ (Vt−V)
D = {α × (Vt−V) + β × ∫ (Vt−V)} / Vf (8)
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。つまり、界磁電源電圧VfとPWMデューティー比Dとの積をフィードバック制御することで、実質的に界磁電流Ifg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、界磁電源電圧Vfが大きい領域では、PWMデューティー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るので、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, 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. That is, by performing feedback control of the product of the field power supply voltage Vf and the PWM duty ratio D, it is possible to obtain a control effect such that the field current Ifg is substantially feedback controlled. In the region where the field power supply voltage Vf is large, the weight of the PWM duty ratio can be set smaller than that at the time of low voltage, so that appropriate control in consideration of the magnitude of the field power supply voltage can be performed. .
また、上記本実施形態においては、目標モータトルク決定部8Cにおいて、発電機7の現在の動作点に相当するモータトルクをトルク指令値Tmとしているのに対し、発電機7の出力可能特性線上で発電機7とモータ4との総合効率が最適となる動作点に相当するモータトルクをトルク指令値Tmとするようにしてもよい。このとき、上記総合効率に所定のマージンをもたせ、当該総合効率がある設定値以上となる動作点を選定するようにしてもよい。さらに、発電機7とモータ4との総合効率が最適となる動作点に代えて、発電機7の出力電力が最大となる動作点や、モータ効率が最適となる動作点や、発電機効率が最適となる動作点や、発電機7及びモータ4の総合効率と発電機7の出力電力との積が最大となる動作点を適用することもできる。
In the present embodiment, the motor torque corresponding to the current operating point of the
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 発電機制御部
8C 目標モータトルク決定部
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 モータ必要電力演算部
102 目標発電電力演算部
103 発電電力制限部
104 目標発電電力決定部
105 目標動作点設定部
106 目標電圧制限部
107 発電電力制御部
1L,
Claims (9)
エンジン回転数が大きいほど、前記発電機を、エンジン回転数の変動による発電電圧の変化に対する発電機の界磁電流の変動による発電電圧の変化である発電電圧変化率が大きい領域で動作させることを特徴とする車両用駆動制御装置。 A vehicle drive control device comprising: a heat engine that drives main drive wheels; a generator that is driven by the heat engine; and an AC motor that is supplied with electric power from the generator via an inverter to drive the driven wheels In
As the engine speed increases, the generator is operated in a region where the power generation voltage change rate, which is a change in the generated voltage due to the change in the generator field current with respect to the change in the generated voltage due to the change in the engine speed, is large. A vehicle drive control device.
前記交流モータが必要とするモータ必要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、前記発電機の状態に基づいて、前記交流モータを制御するモータ制御手段とを備え、前記界磁制御手段は、前記交流モータが必要とするモータ必要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、エンジン回転数に応じた電圧制限値により、前記目標動作点設定手段で設定された目標動作点の目標電圧に上限を設ける目標電圧制限手段と、該目標電圧制限手段で制限された目標電圧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車両用駆動制御装置。 A vehicle drive control device comprising: a heat engine that drives main drive wheels; a generator that is driven by the heat engine; and an AC motor that is supplied with electric power from the generator via an inverter to drive the driven wheels In
A field control means for controlling the field of the generator based on the required motor power required by the AC motor; and a motor control means for controlling the AC motor based on the state of the generator. The means includes a target operating point setting unit that sets a target operating point of the generator based on a required motor power required by the AC motor, and a target operating point setting unit based on a voltage limit value corresponding to the engine speed. Target voltage limiting means for setting an upper limit on the target voltage at the target operating point set in (2), and generator output control means for controlling the field of the generator based on the target voltage limited by the target voltage limiting means. A vehicle drive control device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN108702127A (en) * | 2016-02-10 | 2018-10-23 | 罗伯特·博世有限公司 | Utilize the determination of freewheel and the deceleration torque of the motor of internal combustion engine coupling |
-
2006
- 2006-03-13 JP JP2006068029A patent/JP2007245765A/en active Pending
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