JP2008182879A - Field-winding motor and control circuit for field-winding generator - Google Patents

Field-winding motor and control circuit for field-winding generator Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control circuit for a field-winding motor which maximally suppresses power loss that causes circuit heat generation since energy is consumed in an inverter circuit as power loss while the generation of the energy continues due to effects by a field-winding inductance even after interruption of a field current in a field-winding motor. <P>SOLUTION: The control circuit for a field-winding motor is configured as circuitry which connects both ends of the field winding to each electrode of a field power supply via each switching element, and includes a discharge circuit at both ends of the field winding so that a current direction during discharge is the same as that during conduction and potential at both ends of the field winding is reverse to that during conduction while the circuit is active for discharge. In a 4WD configuration, the drive of a field winding for a generator is stopped when a rapid increase of a power-supply voltage is detected. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、界磁巻線型モータの界磁電流を制御する回路に係り、特に界磁電流の供給停止直後に過渡的に発生する過電圧の影響を軽減し、またエンジン駆動とモータ駆動とを併用する4輪駆動(例えば前輪をエンジンで、後輪をモータで駆動する構成で、以下4WDと記す)構成における急激な負荷変動に対する回転電気機器駆動回路の制御方法に係る。   The present invention relates to a circuit for controlling the field current of a field winding type motor, and in particular, reduces the influence of an overvoltage that occurs transiently immediately after the supply of field current is stopped, and uses both engine drive and motor drive in combination. The present invention relates to a method of controlling a rotating electrical device drive circuit with respect to sudden load fluctuations in a four-wheel drive configuration (for example, a front wheel is driven by an engine and a rear wheel is driven by a motor, hereinafter referred to as 4WD).

界磁巻線型モータの界磁電流制御回路においては、高速運転時に回路故障などで弱め界磁電流が適正に流せなくなると、界磁巻線による誘起電圧によりインバータ回路の電源電圧が上昇し、回路部品の耐圧を越えることがある。このような場合に、耐圧超過による回路部品の劣化を防止する手段として、従来は、例えば下記特許文献1に開示されているように、インバータ回路の電源電圧が所定の閾値を越えた場合に、界磁巻線への通電を停止するとともに、インバータ回路の上流側(インバータ電源の高電位側)もしくは下流側(インバータ電源の低電位側)何れかの複数のアームにおけるスイッチング素子を同時に導通状態(ON)とし、界磁巻線型モータのロータ各相間の巻線、すなわち電機子の巻線を短絡することで上記誘起電圧による電源電圧の上昇を防止するという過電圧防止手段が知られていた。   In the field current control circuit of a field winding type motor, if the weak field current cannot flow properly due to a circuit failure during high-speed operation, the power supply voltage of the inverter circuit rises due to the induced voltage caused by the field winding. May exceed the pressure resistance of the parts. In such a case, as means for preventing deterioration of circuit components due to excessive breakdown voltage, conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1 below, when the power supply voltage of the inverter circuit exceeds a predetermined threshold, Stops energization of the field winding and simultaneously turns on the switching elements in the arms on either the upstream side of the inverter circuit (high potential side of the inverter power supply) or the downstream side (low potential side of the inverter power supply) ( ON), and an overvoltage prevention means for preventing an increase in the power supply voltage due to the induced voltage by short-circuiting the windings between the rotor phases of the field winding type motor, that is, the windings of the armature, has been known.

あるいは、下記特許文献2に記載のように、インバータ電源電圧が過電圧の状態となったとき、インバータ電源の高電位側と低電位側との間に抵抗を接続し、この抵抗でバイパスしてインバータの回路保護を行う構成が開示されている。また、特許文献3においては、駆動輪で加速スリップが生じた際に、加速スリップにより生じた余剰トルク分を発電機で電気エネルギーに変換されることを利用する車両の駆動力制御装置が開示されている。
特開2002−10694号公報 特開2001−352664号公報 特開2002−218605号公報
Alternatively, as described in Patent Document 2 below, when the inverter power supply voltage is in an overvoltage state, a resistor is connected between the high potential side and the low potential side of the inverter power supply, and the inverter is bypassed with this resistor. A configuration for performing circuit protection is disclosed. Further, Patent Document 3 discloses a vehicle driving force control device that utilizes the fact that, when an acceleration slip occurs in a drive wheel, a surplus torque generated by the acceleration slip is converted into electric energy by a generator. ing.
JP 2002-10694 A JP 2001-352664 A JP 2002-218605 A

従来技術においては、界磁巻線型モータの界磁巻線への通電を停止してから、実際に界磁電流値がゼロになるまでの間に発生するエネルギーを、インバータ回路のスイッチング素子で消費することで、過電圧の影響を防止するという構成になっている。このため、上記の過電圧防止手段が作動する時に集中する電力損失を許容できるように、インバータ装置の電力損失の許容量を増加させておき、また十分な放熱設計を行っておく必要があり、これにより界磁巻線型モータ制御回路の大型化や高コスト化を招くという問題があった。   In the prior art, the energy generated between the time when the field winding of the field winding motor is stopped and the time when the field current value actually becomes zero is consumed by the switching element of the inverter circuit. By doing so, it is configured to prevent the influence of overvoltage. For this reason, it is necessary to increase the allowable power loss of the inverter device and to design a sufficient heat dissipation so that the concentrated power loss can be allowed when the overvoltage prevention means operates. As a result, there is a problem that the field winding type motor control circuit is increased in size and cost.

さらに、前記4WD構成の場合は、界磁巻線型モータ駆動電源をエンジンで駆動された界磁巻線型発電機から得ており、上記界磁巻線型モータの界磁巻線の通電停止と同時に、界磁巻線型発電機側の界磁巻線に過渡的な過電圧が生じる。この過電圧もインバータ回路に印加されることになるため、インバータ回路における電力損失の許容量を増加させておく必要がある。   Further, in the case of the 4WD configuration, the field winding type motor drive power source is obtained from a field winding type generator driven by an engine, and simultaneously with the stop of energization of the field winding of the field winding type motor, A transient overvoltage occurs in the field winding on the field winding generator side. Since this overvoltage is also applied to the inverter circuit, it is necessary to increase the allowable amount of power loss in the inverter circuit.

本発明はこのような界磁巻線型モータおよび界磁巻線型発電機における界磁巻線に流れる界磁電流遮断時に過渡的に発生する過電圧による回路部品の損傷を抑制し、装置の小型化・低コスト化を可能にする界磁巻線型モータおよび界磁巻線型発電機の制御回路を提供することを目的としたものである。   The present invention suppresses damage to circuit components due to overvoltage that occurs transiently when the field current flowing through the field winding in such a field winding type motor and field winding type generator is interrupted, thereby reducing the size of the device. An object of the present invention is to provide a field winding motor and a field winding generator control circuit that can reduce the cost.

界磁巻線型モータの制御回路において、界磁用電源に接続されている界磁巻線の上流側端子と下流側端子とにそれぞれスイッチング素子を直列に接続し、且つ界磁巻線の両側の端子に、界磁巻線内で発生したエネルギーを上記通電時の電流方向と同じで、界磁巻線両側の電位の高低を逆転して放電させる放電手段を有し、これにより界磁巻線への電流遮断時の過渡現象の時間を短縮する構成としている。具体的には、界磁巻線にMOSFET等のスイッチング素子を介して電流を供給し、界磁用電源の低電位側から界磁巻線の高電位側の端子に向かって順方向となるように第1のダイオードを接続し、界磁巻線の低電位側端子から界磁用電源の高電位側に向かって順方向となるように第2のダイオードを接続した構成で放電手段を実現することにより界磁巻線型モータの制御回路を構成している。   In the field winding type motor control circuit, switching elements are connected in series to the upstream terminal and the downstream terminal of the field winding connected to the field power supply, respectively, and both sides of the field winding are connected. The terminal has a discharge means for discharging the electric field generated in the field winding in the same direction as the current direction at the time of energization, and by reversing the potential level on both sides of the field winding. It is configured to reduce the time of the transient phenomenon when the current is interrupted. Specifically, current is supplied to the field winding via a switching element such as a MOSFET so that the forward direction is from the low potential side of the field power supply to the high potential side terminal of the field winding. A discharge means is realized with a configuration in which the first diode is connected to the second diode and the second diode is connected in the forward direction from the low potential side terminal of the field winding toward the high potential side of the field power supply. This constitutes a control circuit for the field winding type motor.

また、車両の一方の車軸を駆動するエンジンで界磁巻線型発電機を駆動し、他の一方の車軸を駆動する界磁巻線型モータを該界磁巻線型発電機の出力電力で駆動する4WD構成の場合は、路面状況等負荷の急変に対して過渡的に生じるモータ駆動系の電源電圧変動が過電圧状態となったことをハードウェアによる検知およびシステム制御のコンピュータによるモニタ結果の両面から検知し、この検知信号で前記発電機界磁巻線の駆動状態を制御するようにした。   In addition, the field winding generator is driven by an engine that drives one axle of the vehicle, and the field winding motor that drives the other axle is driven by the output power of the field winding generator. In the case of the configuration, it is detected from both sides of the hardware detection and the monitoring result by the computer of the system control that the power supply voltage fluctuation of the motor drive system that occurs transiently due to the sudden change of the load such as the road surface condition is overvoltage The driving state of the generator field winding is controlled by this detection signal.

界磁巻線型モータの制御回路において、界磁用電源から界磁巻線に流す電流を界磁電流制御回路により制御し、この界磁電流制御回路は、界磁巻線に通電中の電流が遮断された際に、界磁巻線に発生したエネルギーを上記の電流と同方向で、且つ界磁巻線の両端の電位を逆転して放電させる放電手段を有する構成とすることにより界磁電流の制御応答性が向上し、特に回路故障等によるモータ誘起電圧の上昇を抑制する場合に、応答(放電)時間を短くすることが出来、電力損失等による発熱を抑える点でも効果的である。この効果は発電機側においても適用され、4WD構成における過電圧状態である期間を短くすることが出来、電気部品が長時間高電圧・高温にさらされることによる損傷を防ぐことが出来、制御回路の小型化、ひいては低コスト化をもたらすものである。   In the field winding type motor control circuit, the current flowing from the field power source to the field winding is controlled by the field current control circuit. The field current is configured by having a discharge means for discharging the energy generated in the field winding in the same direction as the above-described current and reversing the electric potential at both ends of the field winding when interrupted. The control response is improved, and in particular, when the increase of the motor induced voltage due to a circuit failure or the like is suppressed, the response (discharge) time can be shortened, which is also effective in suppressing heat generation due to power loss or the like. This effect is also applied to the generator side, which can shorten the period of the overvoltage state in the 4WD configuration, can prevent damage due to prolonged exposure of high voltage and high temperature to electrical components, This will lead to a reduction in size and cost.

以下、図により本発明を説明する。図18は前記従来技術として開示されている界磁巻線型モータの制御回路を本発明の回路との対応関係を明瞭にするために、スイッチング素子をバイポーラ素子からMOSFETに置き換えた場合の回路図である。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a circuit diagram in which the switching element is replaced with a MOSFET in order to clarify the correspondence relationship between the control circuit of the field winding motor disclosed as the prior art and the circuit of the present invention. is there.

図18は界磁巻線型モータ5についての従来の制御回路を3相同期モータの場合を例に示している。界磁巻線型モータ5は、ステータ巻線に流す3相電流が発生する回転磁界に追従するようにロータが回転するもので、ロータには界磁巻線13が設けられ、界磁巻線13に流す界磁電流Ifに応じた磁束を発生する構成になっている。モータトルクの制御は、ステータ巻線に流す3相電流の量と位相角、あるいは界磁巻線13に流す界磁電流Ifの量を適切に制御することで、所望のトルクを発生させている。   FIG. 18 shows a conventional control circuit for the field winding motor 5 as an example of a three-phase synchronous motor. In the field winding type motor 5, the rotor rotates so as to follow a rotating magnetic field generated by a three-phase current flowing in the stator winding. The rotor is provided with a field winding 13. Is configured to generate a magnetic flux corresponding to the field current If flowing in the. The control of the motor torque generates a desired torque by appropriately controlling the amount and phase angle of the three-phase current flowing through the stator winding or the amount of the field current If flowing through the field winding 13. .

ここで、界磁巻線13に界磁電流Ifを通電するために、界磁用電源6から供給される電力を、界磁巻線13と直列に接続されたスイッチング素子15を界磁電流指令回路16の駆動信号に応じてON/OFFすることで、所望の界磁電流Ifを得ている。詳細には、スイッチング素子15が導通状態(ON)になると、電流は界磁用電源6から界磁巻線13を通じてスイッチング素子15を経て界磁用電源6に戻るまでの回路が形成され、主に界磁巻線13の誘導成分(インダクタンス)と回路抵抗とで決定される時定数による割合によって界磁電流Ifが増加し、所定の電流値に達する。   Here, in order to pass the field current If to the field winding 13, the power supplied from the field power supply 6 is supplied to the switching element 15 connected in series with the field winding 13 as a field current command. The desired field current If is obtained by turning on / off according to the drive signal of the circuit 16. More specifically, when the switching element 15 is turned on (ON), a circuit is formed in which current flows from the field power supply 6 through the field winding 13 to the field power supply 6 through the switching element 15. Further, the field current If increases according to the ratio of the time constant determined by the inductive component (inductance) of the field winding 13 and the circuit resistance, and reaches a predetermined current value.

逆に、スイッチング素子15が遮断状態(OFF)になると、界磁巻線13に蓄えられたエネルギーはダイオード14を経由して電流が流れることにより放出される。すなわち、主に界磁巻線13の誘導成分と回路抵抗とで決定される時定数によって界磁電流Ifが次第に減少し、界磁電流遮断の状態に達する。界磁電流指令回路16は目標の界磁電流Ifになるように、スイッチング素子15を適切にON/OFF、またはDUTY制御(またはPWM制御)することにより、必要とする界磁電流Ifを得ている。   On the contrary, when the switching element 15 is cut off (OFF), the energy stored in the field winding 13 is released when a current flows through the diode 14. That is, the field current If gradually decreases mainly by the time constant determined mainly by the inductive component of the field winding 13 and the circuit resistance, and reaches the state where the field current is interrupted. The field current command circuit 16 obtains a required field current If by appropriately turning ON / OFF the switching element 15 or performing DUTY control (or PWM control) so that the target field current If is obtained. Yes.

また、界磁巻線13に界磁電流Ifを通電している場合は、ロータの回転に伴い図示しないステータコイルには誘起電圧が発生している。この誘起電圧はロータの回転数が高くなるに従い増大し、図示しないインバータ電源に接続されているインバータ電源線18の電圧を越えることがあり、このような場合には3相電流指令回路17はロータの回転数に応じて弱め界磁電流を流すことで誘起電圧を抑制するように作動する。しかしながら回路故障などで弱め界磁電流が通電できない状態になると、高回転時にはステータ巻線に発生した誘起電圧はインバータ電源線18の電圧を越え、さらにはインバータ回路4で使用している部品の耐圧を越えて過電圧となってしまう可能性がある。   Further, when a field current If is applied to the field winding 13, an induced voltage is generated in a stator coil (not shown) as the rotor rotates. This induced voltage increases as the rotor speed increases and may exceed the voltage of the inverter power supply line 18 connected to an inverter power supply (not shown). In such a case, the three-phase current command circuit 17 It operates so as to suppress the induced voltage by flowing a field weakening current according to the number of rotations. However, when a field weakening current cannot be applied due to a circuit failure or the like, the induced voltage generated in the stator winding at the time of high rotation exceeds the voltage of the inverter power supply line 18 and further the breakdown voltage of the components used in the inverter circuit 4. Overvoltage may occur.

従来技術においては、このような場合に発生する不要な誘起電圧を抑制する手段を供するため、インバータ電源線18における電圧を監視し、所定の電圧を越えた場合は界磁巻線13の通電を停止するとともに、インバータ回路4の上(上流側)側もしくは下(下流側)側アーム全てのスイッチング素子を導通状態(ON)にすることでモータ5の3相巻線(電機子巻線)を相互に短絡することで過電圧の発生を抑制するものである。しかしながら、このような、従来技術によると、上述したように界磁巻線13への通電を停止しても、界磁巻線に蓄えられたエネルギー(電荷)がインダクタンスを含む時定数により決定される割合で除々にしか界磁電流Ifが減少しない。   In the prior art, in order to provide a means for suppressing an unnecessary induced voltage generated in such a case, the voltage in the inverter power supply line 18 is monitored, and if the predetermined voltage is exceeded, the field winding 13 is energized. While stopping, all the switching elements of the upper (upstream side) side or lower (downstream side) side arm of the inverter circuit 4 are turned on (ON) so that the three-phase winding (armature winding) of the motor 5 is turned on. The occurrence of overvoltage is suppressed by short-circuiting each other. However, according to such a conventional technique, as described above, even if the energization to the field winding 13 is stopped, the energy (charge) stored in the field winding is determined by the time constant including the inductance. The field current If decreases only gradually at a certain rate.

このため、インバータ回路4が短絡動作を行なっている最中であってもロータの回転による電気エネルギーの発生がしばらくは継続し、その分が電機子巻線の短絡によるインバータ回路4において電力損失分として消費され、インバータ回路4における発熱等部品劣化の原因となる。そのために従来技術による過電圧防止動作のためには、インバータ回路4の許容損失を通常のモータ制御に必要な許容損失と比べて充分大きく設計しておく必要があり、放熱経路も熱抵抗を充分低減しておく必要がある。このため装置の小型化、低コスト化の障害となるという問題があった。   For this reason, even when the inverter circuit 4 is performing the short-circuit operation, the generation of electric energy due to the rotation of the rotor continues for a while, and the amount of power loss in the inverter circuit 4 due to the short-circuit of the armature windings. And cause deterioration of components such as heat generation in the inverter circuit 4. Therefore, for the overvoltage prevention operation according to the prior art, it is necessary to design the allowable loss of the inverter circuit 4 to be sufficiently larger than the allowable loss required for normal motor control, and the heat dissipation path also sufficiently reduces the thermal resistance. It is necessary to keep it. For this reason, there has been a problem that it becomes an obstacle to downsizing and cost reduction of the apparatus.

そのため本発明においては図1もしくは図4で説明する構成とすることで、界磁電流Ifを速やかに減少させ、モータ制御に必要な最低限のインバータ回路の性能で過電圧抑制動作をより確実に且つ迅速に実施するように構成している。すなわち、界磁巻線型モータのステータに通電する電流を制御するインバータ回路と、この界磁巻線型モータの界磁巻線に電流を供給する界磁用電源と、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御回路とを備え、この界磁電流制御回路は、界磁巻線に通電中の電流が遮断された際に、界磁巻線に蓄えられていたエネルギー(電荷)を上記電流と同方向の電流で、且つ界磁巻線の両端の電位を逆転して放電させる放電手段を有していることを基本構成としている。以下、本発明の実施の形態を電動車両の駆動用モータに適用した場合を例に説明する。   Therefore, in the present invention, the configuration described with reference to FIG. 1 or FIG. 4 can be used to quickly reduce the field current If, and more reliably perform the overvoltage suppressing operation with the minimum performance of the inverter circuit necessary for motor control. It is configured to be implemented quickly. That is, an inverter circuit for controlling a current supplied to the stator of the field winding type motor, a field power source for supplying a current to the field winding of the field winding type motor, and a field flowing through the field winding A field current control circuit for controlling the magnetic current, and this field current control circuit is configured to store energy (charge) stored in the field winding when the current being supplied to the field winding is interrupted. ) Is a current in the same direction as the above current, and has a discharging means for discharging by reversing the potential at both ends of the field winding. Hereinafter, a case where the embodiment of the present invention is applied to a drive motor for an electric vehicle will be described as an example.

(実施の形態1)
図1は本発明第1の実施形態を示す回路図であり、図2および図3はその動作を説明するためのタイミング図である。本実施の形態1においては、図15に示す従来のインバータ回路4を含む構成に加え、図1に示すように界磁巻線13の上流側(高電位側)にもスイッチング素子23を設けると共に、界磁用電源6のアース側から界磁巻線13の上流側スイッチング素子23と界磁巻線13の接続点に向かって順方向となるように、下流側(低電位側)ダイオード11を設ける。このように、界磁電流Ifの制御はモータ界磁電流制御回路20により制御される。このモータ界磁電流制御回路20は図1に示すように界磁用電源6と、前記界磁巻線に通電中の電流が遮断された際に、界磁巻線13に発生したエネルギーを上記界磁巻線13の電流と同方向で、且つ界磁巻線13の両端の電位が逆転して放電する放電手段とで構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are timing diagrams for explaining the operation thereof. In the first embodiment, in addition to the configuration including the conventional inverter circuit 4 shown in FIG. 15, a switching element 23 is provided on the upstream side (high potential side) of the field winding 13 as shown in FIG. The downstream side (low potential side) diode 11 is connected so as to be forward from the ground side of the field power source 6 toward the connection point between the upstream side switching element 23 of the field winding 13 and the field winding 13. Provide. Thus, the control of the field current If is controlled by the motor field current control circuit 20. As shown in FIG. 1, the motor field current control circuit 20 uses the field power supply 6 and the energy generated in the field winding 13 when the current flowing through the field winding is cut off. Discharging means for discharging in the same direction as the current of the field winding 13 and with the potentials at both ends of the field winding 13 reversed.

この放電手段は具体的には、界磁巻線13の一方の端子と界磁用電源6の高電位側端子との間に設けられた上流側スイッチング素子23と、界磁巻線13の他方の端子とアースと同電位である界磁用電源6の低電位側端子との間に設けられた下流側スイッチング素子21とで構成されており、これらスイッチング素子は放電時にはOFF(遮断)状態である。   Specifically, the discharging means includes an upstream switching element 23 provided between one terminal of the field winding 13 and the high potential side terminal of the field power supply 6, and the other of the field winding 13. And the downstream switching element 21 provided between the terminal of the field power supply 6 and the low potential side terminal of the field power supply 6 having the same potential as the ground. These switching elements are in an OFF (cut-off) state during discharge. is there.

放電電流を流す回路は前記アースから、前記界磁巻線13と前記上流側スイッチング素子23との接続点に向かって順方向となるように設けられた下流側ダイオード11と、前記界磁巻線13と前記下流側スイッチング素子21の接続点から、前記界磁用電源6の高電位側に向かって順方向となるように設けられた上流側ダイオード14と、上流側スイッチング素子23と、下流側スイッチング素子21とを駆動するための界磁電流指令回路16とから構成されている。さらに、界磁電流指令回路16は、上流側スイッチング素子23または下流側スイッチング素子21の何れか一方を連続通電状態とし、他方を所定のタイミングでON/OFFするか、またはDUTY制御する機能を有するものである。   The circuit through which the discharge current flows is a downstream diode 11 provided in a forward direction from the ground toward a connection point between the field winding 13 and the upstream switching element 23, and the field winding. 13 and the downstream switching element 21, the upstream diode 14 provided in the forward direction toward the high potential side of the field power supply 6, the upstream switching element 23, and the downstream side It comprises a field current command circuit 16 for driving the switching element 21. Further, the field current command circuit 16 has a function of setting one of the upstream side switching element 23 and the downstream side switching element 21 to a continuous energization state and turning the other ON / OFF at a predetermined timing or performing DUTY control. Is.

以下、図1の回路の動作を図2のタイミング図により説明する。
先ず、通常の界磁電流制御における動作について説明する。界磁巻線型モータ5においては、界磁電流Ifは1方向のみ通電できればよい。そこで通常の動作時においては上流側スイッチング素子23および下流側スイッチング素子21を導通状態(ON)とし、界磁用電源6から上流側スイッチング素子23を経由し、界磁巻線13、下流側スイッチング素子21から界磁用電源6の低電位側に至る回路を形成することで、界磁巻線13に界磁電流Ifを流すことができる(図2のj区間)。
The operation of the circuit of FIG. 1 will be described below with reference to the timing chart of FIG.
First, the operation in normal field current control will be described. In the field winding type motor 5, the field current If only needs to be energized in one direction. Therefore, in normal operation, the upstream side switching element 23 and the downstream side switching element 21 are turned on (ON), and the field winding 13 and the downstream side switching are passed from the field power source 6 via the upstream side switching element 23. By forming a circuit from the element 21 to the low potential side of the field power supply 6, the field current If can be passed through the field winding 13 (j section in FIG. 2).

このとき、上流側スイッチング素子23または下流側スイッチング素子21のどちらか片方のスイッチング素子を所定の割合でON/OFF制御を行う、またはDUTY制御を行うと共に、もう片方のスイッチング素子をONとすることで、上流側スイッチング素子23および下流側スイッチング素子21の両スイッチング素子を連続的に同時導通状態(ON)とした時に流れる電流より低い任意の電流値に制御することが可能となる(図2のk区間)。なお、図2(e)におけるj’区間、k’区間およびk’’区間は上記各スイッチング素子23または21が導通状態または遮断状態となったときの、界磁巻線13への電流供給の過渡的な変化の状況を示している。   At this time, either one of the upstream side switching element 23 or the downstream side switching element 21 is subjected to ON / OFF control at a predetermined ratio, or DUTY control is performed, and the other switching element is turned ON. Thus, it is possible to control the current to a value lower than the current that flows when both the upstream switching element 23 and the downstream switching element 21 are continuously turned on simultaneously (ON) (FIG. 2). k section). Note that the j ′ section, k ′ section, and k ″ section in FIG. 2 (e) indicate current supply to the field winding 13 when each of the switching elements 23 or 21 is in a conductive state or a cut-off state. It shows the situation of transient change.

このような制御モードの時は、DUTY制御をしているスイッチング素子(図2の場合は上流側のスイッチング素子23)が遮断状態(OFF)になった時、そのスイッチング素子に接続されているダイオードに過渡的に界磁巻線からの還流電流が流れるようにしておく。このようにしておけば界磁巻線13には連続した電流が流れるため〔図2(e)〕、DUTY制御のOFF期間の時間長を、主として界磁巻線13のインダクタンスと通電している回路の抵抗から決定される時定数で求められる時間長よりも充分短く設定しておけば、DUTY制御時であっても界磁巻線13にはほぼ一定の電流を流していると見なすことができる。界磁電流指令回路16は図示しない上位システム(あるいは外部システム)からの界磁電流Ifに対する要求値に基づき、上述した一連のDUTY制御動作を行い制御する。   In such a control mode, when the switching element performing the DUTY control (the upstream side switching element 23 in the case of FIG. 2) is cut off (OFF), the diode connected to the switching element The return current from the field winding is allowed to flow transiently. In this way, since a continuous current flows through the field winding 13 (FIG. 2 (e)), the duration of the OFF period of the DUTY control is mainly energized with the inductance of the field winding 13. If the time length determined by the time constant determined from the resistance of the circuit is set to be sufficiently shorter than the time length, it can be considered that a substantially constant current flows through the field winding 13 even during DUTY control. it can. The field current command circuit 16 performs the above-described series of DUTY control operations based on a request value for the field current If from a host system (or an external system) (not shown).

次に、モータ制御で弱め界磁制御が行なわれていない状態で、インバータ電源線18における電圧が上昇した場合の保護動作(以下、過電圧保護と記す)について説明する。
界磁電流指令回路16はインバータ電源線18における電圧が過電圧状態になり、界磁電流Ifを急減させることを示す第1の閾値Vth1を越えると〔図3(a)の時刻t〕、上流側スイッチング素子23および下流側スイッチング素子21の動作を共に停止し〔図3(c)、および(d)における時刻t〕、両者とも遮断状態(OFF)にする〔図3(a)の時刻t以後〕。
Next, a protection operation (hereinafter referred to as overvoltage protection) when the voltage in the inverter power supply line 18 rises in a state where field-weakening control is not performed by motor control will be described.
When the voltage in the inverter power supply line 18 is in an overvoltage state and exceeds a first threshold value Vth1 indicating that the field current If is suddenly reduced [time t 1 in FIG. The operation of both the side switching element 23 and the downstream side switching element 21 is stopped [time t 1 in FIGS. 3C and 3D] and both are turned off (OFF) [time in FIG. 3A] t 1 after].

これにより、その時に界磁巻線13に流れていた界磁電流Ifは、下流側ダイオード11および上流側ダイオード14が導通状態(ON)になり、これらダイオードと界磁巻線13および界磁用電源6を含む回路を構成し、ダイオード11およびダイオード14の順方向に流れる。そのため、界磁巻線13の両端の電圧Vfの極性が逆転する。すなわち、通常制御時であれば界磁巻線13は上流側スイッチング素子23が正(高電位側)、下流側スイッチング素子21が負(低電位側)の極性であるが、これら上流側スイッチング素子23および下流側スイッチング素子21が共に遮断状態となり、ダイオード11およびダイオード14を経由する回路が形成されることによりこの極性は逆転する。   As a result, the field current If that was flowing in the field winding 13 at that time is that the downstream diode 11 and the upstream diode 14 are in a conductive state (ON), and these diodes, the field winding 13 and the field winding A circuit including the power supply 6 is configured and flows in the forward direction of the diode 11 and the diode 14. Therefore, the polarity of the voltage Vf at both ends of the field winding 13 is reversed. That is, during normal control, the field winding 13 has a polarity in which the upstream side switching element 23 is positive (high potential side) and the downstream side switching element 21 is negative (low potential side). 23 and the downstream switching element 21 are both cut off, and a circuit passing through the diode 11 and the diode 14 is formed to reverse the polarity.

このように電流方向は同じで界磁巻線13両端の電位が通電時の逆極性になることにより、従来技術で述べたように片側のスイッチング素子を遮断状態(OFF)にした時よりも、界磁電流Ifが0になるまでの時間が短縮される。〔図3の最下段のv区間〕。この電圧Vfが正負逆転を継続する時間はインバータ4の電源線18における電圧が過電圧状態に達して〔図3(a)のt〕から界磁電流Ifが0と看做せる値になるまでの時間を指す〔図3(f)の最下段v区間〕。 In this way, the current direction is the same, and the potentials at both ends of the field winding 13 are opposite in polarity when energized, so that the switching element on one side is turned off (OFF) as described in the prior art. The time until the field current If becomes zero is shortened. [V section at the bottom of FIG. 3]. The voltage Vf continues to reverse positive and negative until the voltage on the power supply line 18 of the inverter 4 reaches an overvoltage state until the field current If reaches a value that can be regarded as 0 from [t 1 in FIG. [Lower section v section of FIG. 3 (f)].

また、インバータ電源線18の電圧がインバータ回路4および周辺回路の使用部品の耐圧を越えるようになり、インバータ回路4の上または下の何れかのアームのスイッチング素子を一斉に導通状態(ON)にする第2の閾値(Vth2)を越えると、インバータ指令回路17は、発電機1の発電動作を速やかに停止すると共に、通常の3相電流制御のスイッチング動作を停止し、インバータ回路4の上側もしくは下側アームの全スイッチング素子を同時に導通状態(ON)とする。   Further, the voltage of the inverter power supply line 18 exceeds the withstand voltage of the parts used in the inverter circuit 4 and peripheral circuits, and the switching elements of either the upper or lower arm of the inverter circuit 4 are turned on all at once. When the second threshold value (Vth2) is exceeded, the inverter command circuit 17 immediately stops the power generation operation of the generator 1 and stops the normal three-phase current control switching operation. All the switching elements of the lower arm are simultaneously turned on (ON).

これにより、モータ5の3相線は互いに短絡状態となり、モータ5の巻線のインダクタンス成分、および、インバータ回路4のスイッチング素子、回路配線が持つ抵抗分の損失によって、界磁巻線13により発生する磁界に起因する誘起電圧および、モータ5のステータ巻線に発生する誘導電流に伴うエネルギーは消費される。このとき前述した界磁電流Ifの速やかな停止を併せて行うと、消費する電力損失を軽減することが可能となり、従来技術と比較して許容損失を低減することができる。これにより、インバータ回路4や放熱構造の性能向上に関する仕様が緩和され、過電圧保護動作に伴う装置の大型化やコストアップを防止することが可能となる。   As a result, the three-phase wires of the motor 5 are short-circuited with each other, and are generated by the field winding 13 due to the inductance component of the winding of the motor 5, and the loss of the resistance of the switching element and circuit wiring of the inverter circuit 4. The energy caused by the induced voltage caused by the magnetic field generated and the induced current generated in the stator winding of the motor 5 is consumed. At this time, if the field current If described above is quickly stopped, the consumed power loss can be reduced, and the allowable loss can be reduced as compared with the prior art. Thereby, the specification regarding the performance improvement of the inverter circuit 4 and the heat dissipation structure is relaxed, and it becomes possible to prevent an increase in size and cost of the device accompanying the overvoltage protection operation.

なお、図1のような構成とすることで、界磁巻線の電流遮断時の過渡応答時間を短縮することが出来るため、通常のモータ制御における界磁電流Ifの制御応答性が向上することは言うまでもなく、上述した上流側スイッチング素子23および下流側スイッチング素子21に対するON/OFFの組み合わせ以外にも、任意のON/OFFの組み合わせとすることが可能である。例えば、図3のw区間に示すように、上流側スイッチング素子23および下流側スイッチング素子21を共に遮断状態(OFF)としている期間中に下流側スイッチング素子21のみをDUTY制御することで〔図3(d)〕、下流側スイッチング素子21が導通状態(ON)である期間は、下流側スイッチング素子15→界磁巻線13→下流側ダイオード11による回路が形成され、界磁巻線13の両端の電圧Vfはダイオードによる電圧降下分の電位差が残るもののほぼゼロとすることができる。   In addition, since the transient response time at the time of interrupting the current of the field winding can be shortened by adopting the configuration as shown in FIG. 1, the control response of the field current If in normal motor control is improved. Needless to say, in addition to the ON / OFF combinations for the upstream side switching element 23 and the downstream side switching element 21 described above, any ON / OFF combination is possible. For example, as shown in the section w of FIG. 3, only the downstream switching element 21 is subjected to DUTY control during the period in which both the upstream switching element 23 and the downstream switching element 21 are cut off (OFF) [FIG. (D)] During the period in which the downstream side switching element 21 is in the conducting state (ON), a circuit is formed by the downstream side switching element 15 → the field winding 13 → the downstream diode 11, and both ends of the field winding 13 are formed. The voltage Vf of can be made substantially zero although a potential difference corresponding to the voltage drop due to the diode remains.

これにより両スイッチング素子23および21を遮断状態(OFF)としたときの電流減少速度よりも緩やかに界磁電流Ifを減少させることが出来る。実際の界磁電流指令回路16の動作においては、電流増減が要求されるシステムの状況や、ハードウェアやソフトウェアの制約を考慮して、上述した任意のスイッチングパタンを選択すればよい。また、本実施の形態1においては、スイッチング動作に伴う電源電圧変動が発生するため、他に接続されている機器の電源電圧変動の許容値や、許容される輻射ノイズ量などにより決定される適切な容量の平滑コンデンサ9を図1の位置に入れるとなおよい。   As a result, the field current If can be reduced more slowly than the current reduction rate when both the switching elements 23 and 21 are turned off (OFF). In the actual operation of the field current command circuit 16, the above-described arbitrary switching pattern may be selected in consideration of the situation of the system in which current increase / decrease is required and the restrictions of hardware and software. Further, in the first embodiment, since the power supply voltage fluctuation occurs due to the switching operation, an appropriate value determined by the allowable value of the power supply voltage fluctuation of other connected devices, the allowable amount of radiation noise, and the like. It is more preferable that a smoothing capacitor 9 having a large capacity is placed at the position shown in FIG.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。図4は実施の形態2の回路構成図、図5はその動作を説明するためのタイミング図である。本実施の形態2においても前記実施の形態1の場合と同様、モータ5のステータに通電する電流を制御するインバータ回路を含む構成としている。また、図4においては、図1におけるスイッチング素子23および21にそれぞれMOSFET10,15をスイッチング素子として用いた場合について示している。本実施の形態2では、図4に示すように、モータ5のステータに通電する電流を制御するインバータ回路4と、前記モータの界磁巻線13に通電する電流を制御する界磁電流制御回路22とを備え、この界磁電流制御回路22は、界磁巻線13に電力を供給する界磁用電源6と、界磁巻線13の一方の端子と界磁用電源6の高電位側端子との間に設けられた上流側スイッチング素子(MOSFET)10と、界磁巻線の他方の端子とアースと同電位である界磁用電源6の低電位側端子との間に設けられた下流側スイッチング素子(MOSFET)15と、アースから、界磁巻線13と前記上流側スイッチング素子10との接続点に向かって順方向となるように設けられた下流側ダイオード11と、界磁巻線13と下流側スイッチング素子15との接続点から、インバータ回路4の高電位側の電源線18に向かって順方向となるように設けられた上流側ダイオード14と、上流側スイッチング素子10と、前記下流側スイッチング素子15とを駆動するための界磁電流指令回路16とから構成され、界磁用電源6は、インバータ電源線18および界磁用電源6の両者からそれぞれダイオード8および7によりワイヤードORを形成し、高電圧側を選択的に作動するように構成され、界磁電流指令回路16は、上流側スイッチング素子10および下流側スイッチング素子15を所定のタイミングで導通/遮断状態とするか、またはDUTY制御することが可能である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the second embodiment, and FIG. 5 is a timing diagram for explaining the operation thereof. In the second embodiment as well, as in the first embodiment, an inverter circuit that controls a current to be supplied to the stator of the motor 5 is included. FIG. 4 shows a case where MOSFETs 10 and 15 are used as switching elements for the switching elements 23 and 21 in FIG. 1, respectively. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, an inverter circuit 4 that controls a current to be supplied to the stator of the motor 5 and a field current control circuit that controls a current to be supplied to the field winding 13 of the motor. The field current control circuit 22 includes a field power source 6 that supplies power to the field winding 13, one terminal of the field winding 13, and a high potential side of the field power source 6. Between the upstream side switching element (MOSFET) 10 provided between the terminal and the other terminal of the field winding and the low potential side terminal of the field power source 6 having the same potential as the ground. A downstream switching element (MOSFET) 15; a downstream diode 11 provided in a forward direction from the ground toward a connection point between the field winding 13 and the upstream switching element 10; and a field winding. Line 13 and downstream switching element 15 Drive the upstream diode 14, the upstream switching element 10, and the downstream switching element 15 provided in the forward direction from the connection point to the high potential side power line 18 of the inverter circuit 4. The field power supply 6 is formed by the diodes 8 and 7 from both the inverter power supply line 18 and the field power supply 6, respectively. The field current command circuit 16 is configured to selectively operate, and the upstream side switching element 10 and the downstream side switching element 15 can be turned on / off at a predetermined timing or can be DUTY controlled. is there.

すなわち、界磁用電源6とインバータ電源線18との両電源をダイオード7および8によるダイオードORで接続し、界磁用電源6とインバータ用電源線18とのいずれか高電圧側に接続して界磁巻線13に電力を供給するように構成したものである。これにより、界磁電流If供給用として使用できる電源の電圧を上げることが可能となり、実施の形態1よりもさらに界磁電流Ifの制御応答時間を短縮することが可能としている。   That is, both power supplies of the field power supply 6 and the inverter power supply line 18 are connected by a diode OR by the diodes 7 and 8, and either the field power supply 6 or the inverter power supply line 18 is connected to the high voltage side. In this configuration, electric power is supplied to the field winding 13. As a result, the voltage of the power supply that can be used for supplying the field current If can be increased, and the control response time of the field current If can be further reduced as compared with the first embodiment.

さらに、前記実施の形態1では界磁用電源6の高電位側に接続されていた上流側ダイオード14を、本実施の形態2においてはインバータ用電源線18に接続している。これにより、上流側MOSFET素子10および下流側MOSFET素子15が同時に遮断状態(OFF)になったときの還流電流は、上流側ダイオード14を経由してインバータ電源線18に流れ、インバータ回路4の平滑コンデンサ3を充電する。インバータ回路4の平滑コンデンサ3は界磁電流制御側の平滑コンデンサ9と比較して通常充分大きい値が使用されており、したがって還流電流による電圧上昇はわずかである。このため、コンデンサ3の容量を特に増大させる必要もなく安価に構成することが可能となる。   Furthermore, the upstream diode 14 connected to the high potential side of the field power supply 6 in the first embodiment is connected to the inverter power supply line 18 in the second embodiment. Thereby, the return current when the upstream MOSFET element 10 and the downstream MOSFET element 15 are simultaneously cut off (OFF) flows to the inverter power supply line 18 via the upstream diode 14, and smoothes the inverter circuit 4. The capacitor 3 is charged. The smoothing capacitor 3 of the inverter circuit 4 is normally a sufficiently large value as compared with the smoothing capacitor 9 on the field current control side, and therefore the voltage rise due to the return current is small. Therefore, it is possible to configure the capacitor 3 at a low cost without particularly increasing the capacity of the capacitor 3.

また本実施の形態2では、界磁巻線13を駆動する界磁巻線制御回路22への電源供給をOR接続の2つのダイオード7及び8で構成しており、負荷である界磁巻線側でエネルギーを発生したときは、電源6または電源線18側に向かって電流は流れないため、界磁巻線側の電源回路のように小容量のコンデンサでは電源電圧の上昇が無視できない可能性があるが、本実施の形態2の構成とすることにより、界磁巻線制動回路22で通常用いられるコンデンサ9よりも充分大きい容量の平滑コンデンサ3を利用することができるので、大きな電圧上昇を防止でき、高電圧選択型の電源による通常の制御応答性向上と、界磁電流Ifの停止速度の短縮とを同時に成立することが可能となる。   In the second embodiment, the power supply to the field winding control circuit 22 for driving the field winding 13 is constituted by two OR-connected diodes 7 and 8, and the field winding as a load is provided. When energy is generated on the power supply side, no current flows toward the power supply 6 or the power supply line 18 side. Therefore, a rise in power supply voltage may not be negligible with a small-capacitance capacitor such as a power supply circuit on the field winding side. However, with the configuration of the second embodiment, the smoothing capacitor 3 having a sufficiently larger capacity than the capacitor 9 normally used in the field winding braking circuit 22 can be used. Therefore, it is possible to simultaneously improve the normal control response by the high voltage selection type power source and shorten the stop speed of the field current If.

また、本実施の形態2では通常の界磁電流制御において、上流側MOSFET素子10がDUTY制御を行っている最中は、図5に示すように下流側MOSFET(スイッチング)素子15は必ずONとする。これにより、上流側MOSFET素子10が導通状態(ON)、下流側MOSFET素子15が遮断状態(OFF)となった場合、還流電流が意図しない回路に流れ込むことを防止できる。   Further, in the second embodiment, during normal field current control, while the upstream MOSFET element 10 is performing DUTY control, the downstream MOSFET (switching) element 15 is always ON as shown in FIG. To do. Thereby, when the upstream side MOSFET element 10 is in a conductive state (ON) and the downstream side MOSFET element 15 is in a cut-off state (OFF), it is possible to prevent the return current from flowing into an unintended circuit.

なお、上記2つの実施の形態においては、界磁電流を低減開始の閾値電圧(Vth1)と、インバータ回路4における片アームのスイッチング素子全てを導通状態にする閾値電圧(Vth2)とは異なる電圧としたが、同一の電圧とすることも可能で、この場合通常作動時電圧と過電圧保護を開始する閾値電圧との間の余裕をより大きくとることが可能となり、本回路を利用するシステム設計の自由度が向上する。こうした場合、本発明による界磁電流制御応答性向上の手法がより有効であることは言うまでもない。   In the above two embodiments, the threshold voltage (Vth1) at which the field current starts to be reduced is different from the threshold voltage (Vth2) that makes all the switching elements of one arm in the inverter circuit 4 conductive. However, it is also possible to set the same voltage. In this case, it is possible to provide a larger margin between the normal operation voltage and the threshold voltage at which overvoltage protection is started. The degree is improved. In such a case, it goes without saying that the field current control response improvement technique according to the present invention is more effective.

また、インバータ回路4の上側又は下側の何れかのアームにおいて、複数のスイッチング素子のみを接続状態とすることも可能である。これにより、インバータ回路の電源電圧の上昇を抑制することが可能であるのみならず、本発明による界磁電流の速やかな減少を実現することで、短絡動作を行った場合のインバータ回路4の負担を軽減でき、インバータ回路の許容損失を必要以上に大きく設計することを防止でき、また、放熱構造の簡略化も可能となり、ひいては装置の小型化、低コスト化を可能にしている。
(実施の形態3)
以上のようにして、モータ駆動用のインバータ回路における過電圧対策を実施することができるが、この構成を車両における前輪(または後輪)をエンジン駆動輪とし、後輪(または前輪)をモータ駆動輪とした4WD構成の場合に適用することも可能である。図6にこの基本構成を示す。エンジン30は前車軸を駆動すると同時にモータ5(本文において単にモータとの記載があるものは界磁巻線型モータを指す)の駆動用電源となる発電機1をベルトにより結合して駆動する構成となっている。ここで、アクセルが踏み込まれると発電機1(本文において単に発電機との記載があるものは界磁巻線型発電機を指す)の発電を指令する信号が後述の電子制御ユニット(ECU)27で生成される。これにより発電機1の発電電流がモータ電流としてモータ5に流れ、エンジンによる前車軸と同時に後車軸にも駆動力を発生する。ここで、前進、後進はシフト位置スイッチ(シフト位置SW)39により判別し、モータ界磁電流の極性を変える。また、クラッチ31は予め接続されているものとするが、4WDスイッチ(4WD・SW)38がOFFのとき、すなわち4WDが不要のときは遮断状態とする。このような4WD構成の場合には以下のような問題が生じる場合が考えられる。
In addition, it is possible to connect only a plurality of switching elements in either the upper or lower arm of the inverter circuit 4. As a result, it is possible not only to suppress an increase in the power supply voltage of the inverter circuit, but also to realize a rapid decrease in the field current according to the present invention, thereby burdening the inverter circuit 4 when performing a short-circuit operation. Therefore, it is possible to prevent the inverter circuit from having an excessively large allowable loss, and to simplify the heat dissipation structure. As a result, the apparatus can be reduced in size and cost.
(Embodiment 3)
As described above, overvoltage countermeasures in the inverter circuit for driving the motor can be implemented. In this configuration, the front wheel (or rear wheel) in the vehicle is used as the engine driving wheel, and the rear wheel (or front wheel) is used as the motor driving wheel. It is also possible to apply to the case of the 4WD configuration. FIG. 6 shows this basic configuration. The engine 30 drives the front axle and simultaneously drives the generator 1 serving as a driving power source for the motor 5 (where the term “motor” is simply referred to as a field winding type motor) by a belt. It has become. Here, when the accelerator is depressed, a signal for instructing the power generation of the generator 1 (the one that is simply referred to as a generator in the text indicates a field winding generator) is sent to an electronic control unit (ECU) 27 described later. Generated. As a result, the generated current of the generator 1 flows to the motor 5 as a motor current, and a driving force is generated on the rear axle simultaneously with the front axle by the engine. Here, forward and reverse are discriminated by a shift position switch (shift position SW) 39, and the polarity of the motor field current is changed. Further, the clutch 31 is assumed to be connected in advance, but when the 4WD switch (4WD · SW) 38 is OFF, that is, when 4WD is not required, the clutch 31 is in the disconnected state. In the case of such a 4WD configuration, the following problems may occur.

すなわち、一般に、発電機能力を向上させるための手段として発電機界磁巻線の巻数を多くする手法が用いられる。しかし、その結果、発電機界磁巻線のインダクタンスが増大し、これにより発電制御系の時定数が大となり、制御結果に遅延を生じ、発電と放電のバランスが崩れ、過渡的に過電圧状態となることがある。このために、図6には示していないが過電圧時のモータ駆動用インバータ回路の保護機能を強化することが必要となってくる。このような課題は、路面状況が変化し、エンジンおよびモータの負荷が急激に変化した場合等において生じる。例えば車輪のロックあるいはスリップ等により前輪と後輪とで回転数に不一致が生じ、その結果、過渡的に発電機1の発電量とモータ5の電力消費量とがアンバランスとなる。これを補正するため発電機界磁巻線の電流を制御するが、発電制御系の遅れによりインバータ電源である直流電圧の急激な上昇を抑えきれずに過渡的に直流電圧超過(過電圧状態)を生じ、これによる回路部品の損傷、もしくはこの損傷を回避するためのフェールセイフ機能が作動してモータ制御機能の停止あるいは出力制限等が生じ4WD走行性能の低下をもたらす結果となる。   That is, generally, a method of increasing the number of turns of the generator field winding is used as a means for improving the power generation function. However, as a result, the inductance of the generator field winding increases, which increases the time constant of the power generation control system, delays the control result, disrupts the balance between power generation and discharge, and causes a transient overvoltage state. May be. For this reason, although not shown in FIG. 6, it is necessary to strengthen the protection function of the inverter circuit for driving the motor at the time of overvoltage. Such a problem occurs when the road surface condition changes and the engine and motor loads change suddenly. For example, there is a discrepancy in the rotational speed between the front wheels and the rear wheels due to wheel locking or slipping, and as a result, the power generation amount of the generator 1 and the power consumption amount of the motor 5 are transiently unbalanced. To correct this, the current in the generator field winding is controlled. Due to the delay in the power generation control system, the DC voltage that is the inverter power supply cannot be suppressed suddenly and the DC voltage is excessively exceeded (overvoltage condition). As a result, the circuit component is damaged, or the fail-safe function for avoiding this damage is activated, and the motor control function is stopped or the output is restricted, resulting in a decrease in 4WD running performance.

また、モータ5駆動用のインバータ回路4の電源となる発電機1の出力が過電圧状態であることを検知し、これにより発電機界磁駆動回路を停止しても、発電機界磁巻線の巻数増加によるインダクタンスの増大により発電機出力は漸減することになる。この漸減期間に、過渡的とは言えインバータ等モータ駆動系に過大電圧がかかることになる。このため、モータ5およびモータ駆動系とその関連回路においては過電圧に対してマージンをその分多くとっておく必要があり、これに伴い、保護回路の規模も大きなものとなる。したがってインバータ内部での部品搭載性や、仮にこのための保護回路を外部に搭載するようにしても、いずれにせよ外部に大きな設置スペースを必要とし、車両搭載性が低下してしまう。これに伴い、部品コストも上昇し安価な制御システムを提供できなくなる問題を生じる。また逆に、後述(図14、図15)のように、モータ回転数の急増が生じた場合、すなわち、界磁巻線型モータ側でのトルク増が要求された場合には界磁巻線型発電気1側の出力を増加させる必要が生じる。このため、本発明における第1のポイントは、界磁巻線型発電機の界磁電流を停止、増加または減少させる制御を行うようにした。これにより、本実施の形態3においては、前記実施の形態1あるいは2とは異なり、発電機は車両の前車軸または後車軸のいずれかを駆動するエンジンにより駆動され、界磁巻線型モータは当該車両の後輪または前輪を駆動する4WD構成で、図4に記載の界磁巻線型モータの界磁巻線に代わり界磁巻線型発電機の界磁巻線を接続し、界磁巻線型モータの負荷へ変動に応じて界磁巻線型発電機の出力停止または増減の制御を行う界磁駆動回路を有する構成としている。すなわち、本実施の形態3の基本構成は、界磁巻線型発電機の界磁電流を界磁巻線型モータの負荷の変動に応じ、界磁駆動回路により制御する構成としたことにある。なおここで、図11に示すようにモータ界磁巻線に対しては、モータ界磁電流値を電流センサで検出し、モータの回転制御を行うモータ制御演算部56にフィードバックしてモータの駆動条件を設定した後、PWM部61においてDUTY制御により三相インバータ回路を介してモータの回転を制御することを基本構成とした。   Further, even if the output of the generator 1 serving as the power source of the inverter circuit 4 for driving the motor 5 is detected to be in an overvoltage state, and even if the generator field drive circuit is stopped, the generator field winding The generator output gradually decreases due to an increase in inductance due to an increase in the number of turns. During this gradual decrease period, an excessive voltage is applied to the motor drive system such as an inverter although it is transient. For this reason, the motor 5 and the motor drive system and related circuits need to have a large margin for overvoltage, and accordingly, the scale of the protection circuit becomes large. Therefore, even if the component mounting property inside the inverter and the protection circuit for this purpose are externally mounted, a large installation space is required anyway, and the vehicle mounting property is deteriorated. Along with this, there is a problem that the cost of parts increases and it becomes impossible to provide an inexpensive control system. Conversely, as will be described later (FIGS. 14 and 15), when a sudden increase in the number of rotations of the motor occurs, that is, when a torque increase is required on the field winding type motor side, It becomes necessary to increase the output on the electric side. For this reason, the first point in the present invention is to control to stop, increase or decrease the field current of the field winding generator. Thus, in the third embodiment, unlike the first or second embodiment, the generator is driven by an engine that drives either the front axle or the rear axle of the vehicle, and the field winding type motor is In a 4WD configuration for driving the rear wheel or front wheel of a vehicle, the field winding of the field winding generator is connected in place of the field winding of the field winding motor shown in FIG. The field drive circuit is configured to control the output stop or increase / decrease of the field winding generator according to the fluctuation of the load. That is, the basic configuration of the third embodiment is that the field current of the field winding generator is controlled by the field drive circuit in accordance with the fluctuation of the load of the field winding motor. Here, as shown in FIG. 11, for the motor field winding, the motor field current value is detected by a current sensor and fed back to the motor control calculation unit 56 for controlling the rotation of the motor to drive the motor. After setting the conditions, the basic configuration is that the PWM unit 61 controls the rotation of the motor via a three-phase inverter circuit by DUTY control.

図7に上記のような過電圧を保護する機能を有するインバータシステムの構成を示す。本実施の形態3においては発電機1の出力が過電圧状態となったか否かを過電圧検知回路24で検知し、過電圧状態となったことが検知された時点でスイッチング用のMOSFET26をON状態として過電圧保護用の抵抗器25を介して発電機側過剰電圧分によるエネルギーの引抜きを行うと同時に、発電機界磁巻線駆動も停止する構成としている。上記説明の場合は、界磁巻線型発電機1の発電を遮断する場合であるが、界磁巻線型モータの負荷の状況によってはモータへの電力供給を増加させる必要がある場合もある。このようなことから、過電圧検知回路24が過電圧状態を検知したときの出力信号を第1の界磁制御信号として界磁巻線型発電機の界磁駆動回路32に入力し、この界磁駆動回路32により界磁電流の停止または増減を行うことにより界磁駆動回路32の動作の制御を行う構成としている。ここで、過電圧検知回路24はインバータ電源線18の直流電圧を直接ハード的に測定するか、あるいは制御用コンピュータの中でソフト的に監視するようにしている。   FIG. 7 shows a configuration of an inverter system having a function of protecting the overvoltage as described above. In the third embodiment, the overvoltage detection circuit 24 detects whether or not the output of the generator 1 is in an overvoltage state, and when the overvoltage state is detected, the switching MOSFET 26 is turned on and the overvoltage is detected. At the same time as the extraction of energy due to the generator excess voltage via the protective resistor 25, the generator field winding drive is also stopped. In the case of the above description, power generation by the field winding generator 1 is interrupted. However, depending on the load condition of the field winding motor, it may be necessary to increase the power supply to the motor. For this reason, the output signal when the overvoltage detection circuit 24 detects the overvoltage state is input to the field drive circuit 32 of the field winding generator as the first field control signal. The operation of the field drive circuit 32 is controlled by stopping or increasing / decreasing the field current. Here, the overvoltage detection circuit 24 directly measures the DC voltage of the inverter power supply line 18 by hardware, or monitors it in software in a control computer.

すなわち、本発明においては、過電圧検知回路24の出力は単に上記過電圧分によるエネルギーの引抜き動作を行うのみならず、発電機1の界磁駆動回路における放電処理の制御も同時に行うことを特徴としている。界磁駆動回路29における界磁電流の停止あるいは増減等の制御は第1および各制御機能に対応した界磁制御信号により行われる。これにより、負荷の急激な変動に対する発電機1の応答性を向上することが出来、その応答性向上分だけ過渡的に生じる直流電圧の上昇時間を抑制することが出来、結局、負荷で消費させる電力を低減することが出来るため、発電機1の負荷側の引抜き回路37も小型軽量で済むようになる。   In other words, the present invention is characterized in that the output of the overvoltage detection circuit 24 not only performs an energy extraction operation based on the overvoltage, but also simultaneously controls the discharge process in the field drive circuit of the generator 1. . The field drive circuit 29 controls the stop or increase / decrease of the field current by a field control signal corresponding to the first and each control function. Thereby, the responsiveness of the generator 1 with respect to the rapid fluctuation | variation of a load can be improved, the rise time of the DC voltage which arises transiently by the responsiveness improvement part can be suppressed, and it is consumed with a load after all. Since electric power can be reduced, the drawing circuit 37 on the load side of the generator 1 can be small and light.

以下、前記4WD制御、モータ制御および発電制御の各制御機能について説明する。
図8に4WDのシステム構成を示す。図8において、発電機1出力はモータ駆動電流としてリレーBOX42を経由してインバータ回路4に接続されている。このリレーBOX42はインバータ電源線18の途中に設置されているものであり、4WD制御ユニット41からのリレー電流によりON/OFFが制御される。エンジン30の出力は前車軸43および発電機1の駆動力として、またモータ5の出力は減速機により所定の回転比で減速された後、クラッチ31を経て後車軸44に駆動力として伝達される。これら各構成要素の動作は4WD制御ユニット41内蔵のマイコンにより制御される。
Hereinafter, each control function of the 4WD control, the motor control, and the power generation control will be described.
FIG. 8 shows a 4WD system configuration. In FIG. 8, the generator 1 output is connected to the inverter circuit 4 via a relay BOX 42 as a motor drive current. This relay BOX 42 is installed in the middle of the inverter power supply line 18, and ON / OFF is controlled by a relay current from the 4WD control unit 41. The output of the engine 30 is transmitted as the driving force of the front axle 43 and the generator 1, and the output of the motor 5 is transmitted as the driving force to the rear axle 44 through the clutch 31 after being decelerated at a predetermined rotation ratio by the speed reducer. . The operations of these components are controlled by a microcomputer built in the 4WD control unit 41.

図9に4WD制御機能の処理ブロック図を示す。4WD制御機能は「モータ駆動力目標値演算部」、「出力部」、「前輪トラクションコントロール制御部」の3部分を基本構成としている。「モータ駆動力目標値演算部」においてはアクセル開度、エンジン回転速度、および各輪の車輪速度の各パラメータからモータ駆動力の目標値を算出し、同時にエンジン回転速度および各車輪の車輪速度から後輪のトラクションコントロールの制御を行なう。この演算結果を受けて「出力部」においては、モータ回転速度、実トルク値、インバータ電源線18の直流電圧、シフト位置センサー出力等をパラメータとしてモータトルク指令値、クラッチの制御信号および発電機消費トルクの算出を行い、これによりモータトルク指令値およびクラッチ制御用の電流を出力する。さらに、発電機消費トルクの算出を行い、この結果と上記のエンジン回転速度および車輪速度とから前輪のトラクションコントロール制御部でエンジントルクデマンド指令の値、およびトランスミッション変速指令の値を設定し走行条件を設定する。   FIG. 9 shows a processing block diagram of the 4WD control function. The 4WD control function is basically composed of three parts: a “motor driving force target value calculation unit”, an “output unit”, and a “front wheel traction control control unit”. In the “motor driving force target value calculation unit”, the target value of the motor driving force is calculated from each parameter of the accelerator opening, the engine rotation speed, and the wheel speed of each wheel, and at the same time from the engine rotation speed and the wheel speed of each wheel. Control rear wheel traction control. In response to the calculation result, the “output unit” uses the motor rotation speed, the actual torque value, the DC voltage of the inverter power supply line 18, the output of the shift position sensor, etc. as parameters, and the motor torque command value, clutch control signal, and generator consumption. Torque is calculated, thereby outputting a motor torque command value and a current for clutch control. Furthermore, the generator consumption torque is calculated, and the engine torque demand command value and the transmission gear shift command value are set by the front wheel traction control control unit based on this result and the above-mentioned engine rotation speed and wheel speed. Set.

ここで、図7における過電圧検知回路24が過電圧状態に達すると、図9における出力部に過電圧検知信号を送り、過電圧状態をこの出力部で認識した後、発電機界磁遮断信号を界磁駆動回路29に送出しその動作を停止するようにしている。また、発電機界磁駆動系に故障が発生した場合も界磁駆動回路を停止する必要があるから、以上をまとめて、4WD制御機能において界磁駆動回路を停止する処理は図10に示す処理を実行する事になる。このように、界磁巻線型モータの電源電圧が過電圧状態となった場合、電子制御ユニット27は、車両走行時に要求される各種制御信号を生成すると共に、前記過電圧状態になったときに、電子制御ユニットが有する4WD制御機能により前記界磁巻線型発電機の界磁電流を制御するための第2の界磁制御信号を生成し、この第2の界磁制御信号によりこの界磁駆動回路の動作を制御する構成としている。   Here, when the overvoltage detection circuit 24 in FIG. 7 reaches an overvoltage state, an overvoltage detection signal is sent to the output unit in FIG. 9, and after the overvoltage state is recognized by this output unit, the generator field cutoff signal is field driven. The signal is sent to the circuit 29 to stop its operation. Further, since it is necessary to stop the field drive circuit even when a failure occurs in the generator field drive system, the process for stopping the field drive circuit in the 4WD control function is summarized as shown in FIG. Will be executed. As described above, when the power supply voltage of the field winding type motor is in an overvoltage state, the electronic control unit 27 generates various control signals required when the vehicle travels, and when the overvoltage state occurs, A second field control signal for controlling the field current of the field winding generator is generated by the 4WD control function of the control unit, and the operation of the field drive circuit is controlled by the second field control signal. It is configured.

図10においては、(1)過電圧検知を図7における過電圧検知回路24で示す発電機1出力またはインバータ電源線18の直流電圧のいずれかをハード的に直接測定する手段か、あるいは(2)ECU27内で予め設定されている過電圧に対応するしきい値電圧の超過をソフト的にモニタする手段の何れか、または両方の手段による結果から過電圧状態を検出し、同時に本制御システムに故障が生じた場合も含めてトルク指令値がゼロとなったか否かを判定する。トルク指令値がゼロとなったところで過電圧発生と判断し、発電機界磁駆動回路停止信号を送出して、当該一連の処理プログラムを終了(RTS/Return To Subroutine)する。   10, (1) means for directly measuring in hardware either the generator 1 output or the DC voltage of the inverter power supply line 18 indicated by the overvoltage detection circuit 24 in FIG. 7 or (2) the ECU 27. An overvoltage condition was detected from the result of either or both of the means for softly monitoring an excess of the threshold voltage corresponding to the preset overvoltage in the system, and at the same time, the control system failed. It is determined whether or not the torque command value has become zero. When the torque command value becomes zero, it is determined that an overvoltage has occurred, a generator field drive circuit stop signal is sent, and the series of processing programs is terminated (RTS / Return To Subroutine).

次に、モータ制御機能について説明する。図11にモータ5制御機能および発電機1制御系の主要部分の構成を示す。図11において、図示していないエンジンにより駆動された発電機1の出力は、三相全波整流回路50により整流され、インバータ電源線18を経て平滑コンデンサ3により平滑された後、インバータ回路4においてモータ駆動用の三相電力に変換されモータ5を駆動する。モータ5の制御はレゾルバ55によって検出されたロータの回転角度情報を用いて、モータ制御演算部56においてd−q軸上に座標変換してモータ5駆動の電流制御を行い、さらに三相電圧に再変換してPWM部61によりモータ5のPWM制御を行う一般的な制御手法を適用することが出来る。ここで、インバータ電源線18の電圧はモータ制御演算部56における演算処理行うマイコン内部において、特に図示しないがソフトウェアでモニタしており、インバータ電源線18の電圧が過電圧状態を示した場合、モータ界磁制御部57出力を用いてMOSFET等で構成されるスイッチ58によりモータの駆動回路を含む界磁巻線部46(M界磁)の電流を遮断する。このように、界磁巻線型モータの電源電圧が過電圧状態となった時に、電子制御ユニット27が有するモータ制御機能により前記界磁巻線型発電機の界磁電流を停止あるいは増減して制御するための第3の界磁制御信号を生成し、この第3の界磁制御信号により界磁駆動回路の動作を制御する構成としている。   Next, the motor control function will be described. FIG. 11 shows a configuration of main parts of the motor 5 control function and the generator 1 control system. In FIG. 11, the output of the generator 1 driven by an engine (not shown) is rectified by the three-phase full-wave rectifier circuit 50, smoothed by the smoothing capacitor 3 through the inverter power supply line 18, and then in the inverter circuit 4. The motor 5 is driven after being converted into three-phase power for driving the motor. Control of the motor 5 uses the rotor rotation angle information detected by the resolver 55 to perform coordinate control on the dq axes in the motor control calculation unit 56 to perform current control for driving the motor 5, and further to the three-phase voltage. A general control method can be applied in which the PWM unit 61 performs PWM control of the motor 5 by re-conversion. Here, the voltage of the inverter power supply line 18 is monitored by software inside the microcomputer that performs arithmetic processing in the motor control calculation unit 56, although not shown in the figure, and when the voltage of the inverter power supply line 18 indicates an overvoltage state, motor field control is performed. The current of the field winding unit 46 (M field) including the motor drive circuit is cut off by the switch 58 formed of a MOSFET or the like using the output of the unit 57. As described above, when the power supply voltage of the field winding type motor becomes an overvoltage state, the field current of the field winding type generator is controlled by stopping or increasing / decreasing by the motor control function of the electronic control unit 27. The third field control signal is generated, and the operation of the field drive circuit is controlled by the third field control signal.

なお、モータ5の界磁電流はバッテリ(V)48で供給されており、電流センサ59により計測されている。また、モータ5の出力制御は4WD制御部(図9の出力部)から得られるモータトルク指令値(図11ではトルク指令値と略記)とモータ回転数およびモータ効率との積として必要電力量演算部51において必要電力量を求め、この必要電力量とエンジン回転数とから発電量リミッタ部52により発電目標値を求め、この発電目標値を分岐し、一方の発電目標値で4WD制御系から供給されるトルク指令値補正部60で補正を行い、この補正値をモータ駆動実トルク指令値としてモータ制御演算部56に入力する。このモータ駆動実トルク指令値とモータ回転数に前記のレゾルバ55出力値と電流センサ59の出力であるモータ界磁電流値とを含めてモータ制御演算部56でモータ制御の演算を行い、この演算結果をPWM部61でパルス幅変調し、これによりモータ5の回転制御を行う。 The field current of the motor 5 is supplied by a battery (V M ) 48 and measured by a current sensor 59. Further, the output control of the motor 5 is performed by calculating the required electric energy as the product of the motor torque command value (abbreviated as torque command value in FIG. 11) obtained from the 4WD control unit (output unit in FIG. The required power amount is obtained in the unit 51, the power generation target value is obtained from the required power amount and the engine speed by the power generation limiter unit 52, the power generation target value is branched, and one power generation target value is supplied from the 4WD control system. The torque command value correction unit 60 performs correction, and the correction value is input to the motor control calculation unit 56 as a motor drive actual torque command value. The motor control calculation unit 56 calculates the motor control by including the resolver 55 output value and the motor field current value which is the output of the current sensor 59 in the motor drive actual torque command value and the motor speed. The result is subjected to pulse width modulation by the PWM unit 61, whereby the rotation of the motor 5 is controlled.

発電制御機能は、本実施の形態3においてはモータ制御と発電制御とを共通のマイコンを使用する構成としているため図11の構成を用いて説明する。分岐した他の一方の発電目標値は、発電機界磁制御部53に入力され、発電機界磁制御部53においては前記分岐された発電目標値、発電機1の回転数(エンジン回転数とプーリ比の積)およびインバータ電源線18における直流電圧(VDC)値とから発電機界磁電流の制御を行うと同時に、図11には図示しないが発電機界磁巻線131に流れる電流制御を行う。ここで、過電圧に対する保護処置としては、図7に示す過電圧検知回路24および過電圧保護回路37は図11における発電機の界磁巻線部(G界磁)54に内蔵されており、過電圧状態発生時の発電機出力系に蓄えられた電気エネルギーの抜き取りはこの過電圧保護回路37において行われるが、同時に界磁巻線回路の電流経路を以下のようにして制御することにより負荷変動による過渡的な過電圧状態の帰還を短縮することを可能としている。 The power generation control function will be described with reference to the configuration of FIG. 11 since the third embodiment uses a common microcomputer for motor control and power generation control. The other one of the branched power generation target values is input to the generator field control unit 53, and in the generator field control unit 53, the branched power generation target value, the rotational speed of the generator 1 (the product of the engine speed and the pulley ratio). ) And the DC voltage (V DC ) value in the inverter power supply line 18, the current of the generator field winding 131 is controlled at the same time as not shown in FIG. 11. Here, as an overvoltage protection measure, the overvoltage detection circuit 24 and the overvoltage protection circuit 37 shown in FIG. 7 are built in the field winding portion (G field) 54 of the generator in FIG. The overvoltage protection circuit 37 extracts the electrical energy stored in the generator output system at the time, but at the same time, the current path of the field winding circuit is controlled as described below to make a transient due to load fluctuations. This makes it possible to shorten the feedback in the overvoltage state.

なお、図11においてはモータ制御系と発電機制御系とを、共通のコンピュータを使用する構成を想定しているが、本発明はこれにこだわるものではなく、それぞれ専用のロジックを用いて構成しても差し支えはない。このように、界磁巻線型モータの電源電圧が過電圧状態となった場合、電子制御ユニット27が有する発電制御機能により界磁巻線型発電機の界磁電流の停止または増減を制御するための第4の界磁制御信号を生成し、この第4の界磁制御信号により界磁巻線型発電機の界磁駆動回路電流の停止または増減の動作を制御している。   In FIG. 11, it is assumed that the motor control system and the generator control system use a common computer. However, the present invention is not limited to this, and each is configured using dedicated logic. There is no problem. As described above, when the power supply voltage of the field winding type motor becomes an overvoltage state, the power generation control function of the electronic control unit 27 controls the stop or increase / decrease of the field current of the field winding type generator. 4 field control signals are generated, and the operation of stopping or increasing / decreasing the field drive circuit current of the field winding generator is controlled by the fourth field control signal.

なお、以上説明した過電圧検知回路24からの過電圧状態を示す信号に対して、電子制御ユニットにおける各制御機能の少なくとも一つ以上の制御機能が第2以降の界磁制御信号を生成するものとする。   In addition, with respect to the signal indicating the overvoltage state from the overvoltage detection circuit 24 described above, at least one control function of each control function in the electronic control unit generates the second and subsequent field control signals.

以下、本発明における発電機界磁巻線に対する充放電時の電流経路を図4に示した本発明の実施の形態2における回路を用いて説明する。
図12および図13は発電機界磁巻線131の放電電流を減少させる場合の界磁電流の経路を示す。なお、これら各図において共通のため、抵抗器25による過電圧保護回路(引抜き回路)37の経路は省略している。図12は放電電流量を制御する場合で、下流側MOSFET15をPWM信号でON/OFF駆動することにより放電電流の減少割合を制御する構成である。ここで、図18に記載した界磁電流指令回路16は電流経路を見やすくするために記載を省略しているが、スイッチング素子のON/OFF制御を行うPWM信号の生成を行っている。
Hereinafter, the current path at the time of charging / discharging with respect to the generator field winding in the present invention will be described using the circuit in the second embodiment of the present invention shown in FIG.
12 and 13 show the path of the field current when the discharge current of the generator field winding 131 is reduced. Since these drawings are common, the path of the overvoltage protection circuit (extraction circuit) 37 by the resistor 25 is omitted. FIG. 12 shows a configuration in which the discharge current amount is controlled, and the reduction rate of the discharge current is controlled by driving the downstream MOSFET 15 on / off with a PWM signal. Here, the field current command circuit 16 shown in FIG. 18 is omitted for easy understanding of the current path, but generates a PWM signal for performing ON / OFF control of the switching element.

図12において、放電電流制御を行う場合は、上流側MOSFET10は常時OFFとし、下流側MOSFET15をPWM信号で制御することにより界磁巻線型発電機の界磁巻線131からの平均放電電流を制御している。すなわち、PWM信号がOFFとなった場合、発電機界磁巻線131に蓄積されている電気エネルギーは発電機界磁巻線131の一方の端子から上流側ダイオード14(図4参照)を経てダイオード8のアノード側で2分され、一方はインバータ回路4の入力側のコンデンサ3から接地系を経由して発電機界磁巻線131の他方の端子に流入するループ(太線/破線)と、ダイオード8を順方向に通過してコンデンサ9を経由し、発電機界磁巻線131の他方の端子に戻るループとを形成している。   In FIG. 12, when performing discharge current control, the upstream side MOSFET 10 is always OFF, and the downstream side MOSFET 15 is controlled by a PWM signal to control the average discharge current from the field winding 131 of the field winding generator. is doing. That is, when the PWM signal is turned OFF, the electrical energy stored in the generator field winding 131 passes through the upstream diode 14 (see FIG. 4) from one terminal of the generator field winding 131 to the diode. 8 is divided into two parts on the anode side, one is a loop (bold line / broken line) flowing from the capacitor 3 on the input side of the inverter circuit 4 to the other terminal of the generator field winding 131 via the ground system, and a diode 8 forms a loop which passes through the capacitor 9 in the forward direction and returns to the other terminal of the generator field winding 131.

図13は急速に減少するように放電させる場合で、これは図12においてPWM信号が論理“0”の場合に相当する。これは、発電機界磁巻線131に蓄積されたエネルギーを、界磁巻線、配線抵抗、の損失による消費と、平滑コンデンサ3および9へのエネルギー移動で界磁巻線131内のエネルギーを引き抜くことによりエネルギーの急速低減を行う構成としている。この構成により界磁電流を数msのオーダで6A→0Aに低減可能との結果を得ており、これにより発電機出力電流も急激に減衰し、発電機界磁巻線131のインダクタンスと抵抗25を含む発電機出力系の時定数を、本発明を適用しない場合300ms程度のものであったものが本発明の適用により50乃至100ms以下にまで低減することができる試算結果もある。なお、上記において発電機界磁電流は電流センサ62で測定される。   FIG. 13 shows the case of discharging so as to decrease rapidly, which corresponds to the case where the PWM signal in FIG. 12 is logic “0”. This is because the energy accumulated in the generator field winding 131 is consumed by the loss of the field winding and wiring resistance, and the energy in the field winding 131 is transferred to the smoothing capacitors 3 and 9. It is configured to reduce energy rapidly by pulling out. With this configuration, it has been obtained that the field current can be reduced from 6 A to 0 A in the order of several ms, whereby the generator output current is also rapidly attenuated, and the inductance and resistance 25 of the generator field winding 131 are reduced. There is also a trial calculation result that the time constant of the generator output system including the one that was about 300 ms when the present invention is not applied can be reduced to 50 to 100 ms or less by the application of the present invention. In the above, the generator field current is measured by the current sensor 62.

以上は発電機出力系において蓄積された電気エネルギーを引き抜く場合についての説明であるが、逆に、モータ側でトルク増の要求、あるいは回転数の急増が生じた場合、発電機1側界磁電流の増加または急増が必要となる。この場合は以下のようにして行なわれる。すなわち、図14において、発電機出力系に電気エネルギーを注入するに際しては、下流側MOSFET15を常時ON状態とし、上流側MOSFET10をPWM信号で制御する。PWM信号が論理“1”の時は上流側MOSFET10および下流側MOSFET15共にON状態であり、したがって、発電機界磁巻線駆動用電源であるバッテリ6に発電機界磁巻線131が直接接続された状態となり、界磁巻線131に電流が流れ、PWM信号が論理“0”の時は、上流側MOSFET10はOFF状態、下流側MOSFET15はON状態であるからバッテリ6からの電源供給はなく、発電機界磁巻線131および下流側MOSFET15を含む閉ループ(図14に破線で示した閉ループ)に発電機界磁巻線内のエネルギーが環流し放電状態となり、この破線ループ内に含まれる損失分で減衰する。   The above is a description of the case where the electric energy accumulated in the generator output system is extracted. Increase or rapid increase. In this case, it is performed as follows. That is, in FIG. 14, when electric energy is injected into the generator output system, the downstream MOSFET 15 is always turned on, and the upstream MOSFET 10 is controlled by the PWM signal. When the PWM signal is logic “1”, both the upstream side MOSFET 10 and the downstream side MOSFET 15 are in the ON state. Therefore, the generator field winding 131 is directly connected to the battery 6 which is the power source for driving the generator field winding. When the current flows in the field winding 131 and the PWM signal is logic “0”, the upstream MOSFET 10 is in the OFF state and the downstream MOSFET 15 is in the ON state, so there is no power supply from the battery 6. The energy in the generator field winding circulates in a closed loop (closed loop shown by a broken line in FIG. 14) including the generator field winding 131 and the downstream MOSFET 15 to be in a discharge state. It attenuates at.

また、発電機界磁巻線131に対して急速通電を行うためには、図14に示すように、発電機界磁巻線131を電源となるバッテリ6に直接接続する構成とすればよいから、図15の実線矢印で示す経路、すなわち上流側及び下流側の両MOSFET10および15を共にON状態とすればよい。   Further, in order to rapidly energize the generator field winding 131, as shown in FIG. 14, the generator field winding 131 may be directly connected to the battery 6 serving as a power source. The path indicated by the solid line arrow in FIG. 15, that is, both the upstream and downstream MOSFETs 10 and 15 may be turned on.

図7において、インバータ電源線18の直流電圧が過電圧状態にまで上昇したことを過電圧検知回路24が検知した場合、ECU27における各制御機能の動作は停止され、これにより発電機界磁巻線への界磁電流の供給は停止し、同時にMOSFET26がONとなり抵抗器25を介して発電機出力系に蓄えられたエネルギーの引抜きは行われる。   In FIG. 7, when the overvoltage detection circuit 24 detects that the DC voltage of the inverter power supply line 18 has risen to an overvoltage state, the operation of each control function in the ECU 27 is stopped. The supply of the field current is stopped, and at the same time, the MOSFET 26 is turned on, and the energy stored in the generator output system is extracted via the resistor 25.

図16は本実施の形態3の放電特性(c)を従来例(a)および従来のセミHブリッジ構成の場合(b)と比較したもので、横軸は時間軸、縦軸は発電機界磁巻線から放電される直流放電電流の変化を示している。ここで、時間軸原点としては、路面状態の急変により過電圧発生が過電圧検知回路24で検知され、すなわち発電機1出力の直流電圧が予め定められている閾値電圧を越え、発電機界磁駆動回路29が動作を停止した時刻としている。すなわち、MOSFET26がONとなり抵抗器25が接続状態となった時点を時間軸原点となる基準時刻tとしている。 FIG. 16 compares the discharge characteristic (c) of the third embodiment with that of the conventional example (a) and the case of the conventional semi-H bridge configuration (b). The horizontal axis represents the time axis, and the vertical axis represents the generator field. The change of the DC discharge current discharged from the magnetic winding is shown. Here, as the time axis origin, an overvoltage occurrence is detected by the overvoltage detection circuit 24 due to a sudden change in the road surface state, that is, the DC voltage of the generator 1 output exceeds a predetermined threshold voltage, and the generator field drive circuit 29 is the time when the operation was stopped. That, MOSFET 26 is a reference time t d to ON and the resistor 25 is the time axis origin point of a connected state.

図16の曲線(a)は従来例で、界磁巻線自体と放電電流経路とにおける抵抗分による損失のみで減衰する過渡的な放電電流変化を示している。曲線(b)は従来のセミHブリッジ構成による発電機界磁駆動回路の場合で、発電機界磁巻線、放電電流経路における抵抗分による損失および界磁巻線駆動回路内蔵の平滑コンデンサ9を充電することによる電力消費を行わせる場合を示している。曲線(c)は本実施の形態3による構成の場合を示すもので、発電機界磁巻線および放電経路における抵抗分による損失、発電機駆動回路29の平滑コンデンサ9およびモータ駆動用インバータ回路4の電力入力側に接続されている平滑コンデンサ3の充電等を介して放電が行われる。   A curve (a) in FIG. 16 is a conventional example, and shows a transient discharge current change that is attenuated only by a loss due to resistance in the field winding itself and the discharge current path. Curve (b) shows a case of a generator field drive circuit having a conventional semi-H bridge configuration. A generator field winding, a loss due to resistance in a discharge current path, and a smoothing capacitor 9 with a built-in field winding drive circuit are shown. The case where the power consumption by charging is performed is shown. A curve (c) shows the case of the configuration according to the third embodiment. The loss due to the resistance in the generator field winding and the discharge path, the smoothing capacitor 9 of the generator drive circuit 29, and the inverter circuit 4 for driving the motor. Discharge is performed through charging of the smoothing capacitor 3 connected to the power input side of the.

図17は、この状況を説明するもので、当初モータ5が必要とする電力は破線で示す曲線m1で与えられるものとし、このときの動作点は実線の曲線n1で示す発電機1の等磁界出力特性曲線との交点aにあるものとする。いま、路面条件が急変し例えば車輪ロック、車輪スリップ等によりモータの必要とする電力が急減した場合、発電機界磁巻線駆動系の時定数が大きければ電力制御に遅れが生じる。この時、点aにある動作点は曲線n2に移ろうとするが(黒矢印A)、電源の時定数が大きいと曲線m2との交点bに直ちに移動(黒矢印B)することが出来ないため、曲線n1に沿って中抜き矢印方向に移動し、曲線m2との交点cに移動することになり、この時、出力電圧が過電圧検知しきい値Vthを超える場合がある。動作点の移動を迅速に行うことが出来れば、換言すれば、過渡的な電圧上昇を高速に放電することができれば過電圧検知しきい値Vthを越えることなく発電制御を行うことが出来る。 FIG. 17 illustrates this situation, and it is assumed that the electric power initially required by the motor 5 is given by a curve m1 indicated by a broken line, and the operating point at this time is the isomagnetic field of the generator 1 indicated by a solid curve n1. It is assumed that it is at the intersection a with the output characteristic curve. Now, when the road surface condition changes suddenly and the electric power required by the motor is suddenly reduced due to, for example, wheel lock or wheel slip, the power control is delayed if the time constant of the generator field winding drive system is large. At this time, the operating point at the point a tries to move to the curve n2 (black arrow A), but if the time constant of the power source is large, it cannot immediately move to the intersection b with the curve m2 (black arrow B). Then, it moves in the direction of the hollow arrow along the curve n1 and moves to the intersection c with the curve m2, and at this time, the output voltage may exceed the overvoltage detection threshold Vth . If the operating point can be moved quickly, in other words, if the transient voltage rise can be discharged at high speed, power generation control can be performed without exceeding the overvoltage detection threshold Vth .

本実施の形態3によれば、発電機出力系に蓄積されている電気エネルギーの放電時間を短縮出来るため、放電時の回路部品への過電圧による負担が軽減される。この結果、吸収されるエネルギー量も少なくなり、温度上昇が抑えられるようになり、したがって、回路部品および回路の熱設計に対する条件が緩和されることになる。   According to the third embodiment, since the discharge time of the electric energy accumulated in the generator output system can be shortened, the burden due to the overvoltage on the circuit components at the time of discharge is reduced. As a result, the amount of energy absorbed is reduced and the temperature rise can be suppressed, so that the conditions for the thermal design of the circuit components and the circuit are relaxed.

実施の形態1に対する回路構成図。FIG. 3 is a circuit configuration diagram according to the first embodiment. 実施の形態1におけるタイミング図。FIG. 3 is a timing chart in the first embodiment. 実施の形態1におけるタイミング図。FIG. 3 is a timing chart in the first embodiment. 実施の形態2の回路構成図。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a second embodiment. 実施の形態2におけるタイミング図。FIG. 6 is a timing chart in the second embodiment. 4WD車両電気系の基本構成図。The basic block diagram of 4WD vehicle electric system. 過電圧保護装置付きインバータのシステム構成図。The system block diagram of the inverter with an overvoltage protection apparatus. 実施の形態3による回路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram according to a third embodiment. 4WD制御系の処理ブロック図。The processing block diagram of 4WD control system. 過電圧検知による発電気界磁駆動回路停止処理のフロー図。The flowchart of the electric field drive circuit stop process by overvoltage detection. モータ制御系、発電機制御系の処理系統図。The processing system figure of a motor control system and a generator control system. 発電機界磁回路においてPWMによる放電制御時の電流経路図。The current path figure at the time of the discharge control by PWM in a generator field circuit. 発電機界磁回路において急速放電時の電流経路図。The current path figure at the time of rapid discharge in a generator field circuit. 発電機界磁電流増加時の電流経路図。Current path diagram when the generator field current increases. 発電機界磁電流の急速増加時の電流経路図。The current path figure at the time of the rapid increase of a generator field current. 発電時のエネルギー損失分の比較図。Comparison chart of energy loss during power generation. モータ要求電力の急減に対する発電電圧の比較図。The comparison figure of the generated voltage with respect to the sudden reduction of motor electric power demand. 従来技術によるモータ制御系の回路図。The circuit diagram of the motor control system by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1:発電機 2:整流器
3:平滑コンデンサ 4:インバータ回路
5:界磁巻線型モータ 6:界磁用電源
9:平滑コンデンサ 10:上流側MOSFET素子
11:ダイオード 13:界磁巻線
14:ダイオード 15:下流側MOSFET素子
16:界磁電流指令回路 17:3相電流指令回路
18:インバータ電源線 20:モータ界磁電流制御回路
21:下流側スイッチング素子 22:モータ界磁電流制御回路
23:上流側スイッチング素子 24:過電圧検知回路
25:抵抗器 26:MOSFET
27:電子制御ユニット(ECU) 29:界磁巻線駆動回路
30:エンジン 31:クラッチ部
32:発電機界磁駆動回路 36:界磁電流制御回路
131:発電機界磁巻線 38:4WDスイッチ
39:シフト位置スイッチ 40:警告灯
41:4WD制御ユニット 42:リレーBOX
43:前車軸 44:後車軸
45:アクセル開度センサ 46:モータ界磁巻線
47:電流センサ 48:バッテリ
50:三相全波整流回路 51:必要電力量演算部
52:発電量リミッタ部 53:発電機界磁制御部
54:発電機界磁巻線部 55:レゾルバ
56:モータ制御演算部 57:モータ界磁制御部
58:スイッチ 59:電流センサ
60:トルク指令値補正部 61:PWM部
62:発電機界磁電流センサ
1: Generator 2: Rectifier 3: Smoothing capacitor 4: Inverter circuit 5: Field winding motor 6: Field power supply 9: Smoothing capacitor 10: Upstream MOSFET element 11: Diode 13: Field winding 14: Diode 15: Downstream MOSFET element 16: Field current command circuit 17: Three-phase current command circuit 18: Inverter power line 20: Motor field current control circuit 21: Downstream switching element 22: Motor field current control circuit 23: Upstream Side switching element 24: overvoltage detection circuit 25: resistor 26: MOSFET
27: Electronic control unit (ECU) 29: Field winding drive circuit 30: Engine 31: Clutch unit 32: Generator field drive circuit 36: Field current control circuit 131: Generator field winding 38: 4WD switch 39: Shift position switch 40: Warning lamp 41: 4WD control unit 42: Relay BOX
43: Front axle 44: Rear axle 45: Accelerator opening sensor 46: Motor field winding 47: Current sensor 48: Battery 50: Three-phase full-wave rectifier circuit 51: Required power amount calculation unit 52: Power generation amount limiter unit 53 : Generator field control unit 54: Generator field winding unit 55: Resolver 56: Motor control calculation unit 57: Motor field control unit 58: Switch 59: Current sensor 60: Torque command value correction unit 61: PWM unit 62: Generator Field current sensor

Claims (15)

界磁巻線型モータの制御回路において、
前記モータのステータに通電する電流を制御するインバータ回路と、
前記モータの界磁巻線に電流を通電する界磁用電源と、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御回路とを備え、
前記界磁電流制御回路は、前記界磁巻線に通電中の電流が遮断された際に、界磁巻線に発生したエネルギーを上記界磁巻線の電流と同方向で、且つ界磁巻線の両端の電位を逆転して放電させる放電手段を有していることを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the control circuit of the field winding type motor,
An inverter circuit for controlling a current supplied to the stator of the motor;
A field power supply for energizing the field winding of the motor, and a field current control circuit for controlling the field current flowing in the field winding,
The field current control circuit is configured to transmit energy generated in the field winding in the same direction as the current of the field winding and the field winding when the current being supplied to the field winding is interrupted. A control circuit for a field winding motor, characterized by having discharge means for discharging electric potential by reversing the electric potential at both ends of the wire.
界磁巻線型モータの制御回路において、
前記モータのステータに通電する電流を制御するインバータ回路と、前記モータの界磁巻線に通電する電流を制御する界磁電流制御回路とを備え、
前記界磁電流制御回路は、前記界磁巻線に電力を供給する界磁用電源と、
前記界磁巻線の一方の端子と前記界磁用電源の高電位側端子との間に設けられた上流側スイッチング素子と、
前記界磁巻線の他方の端子とアースと同電位である前記界磁用電源の低電位側端子との間に設けられた下流側スイッチング素子と、
前記アースから、前記界磁巻線と前記上流側スイッチング素子との接続点に向かって順方向となるように設けられた下流側ダイオードと、
前記界磁巻線と前記下流側スイッチング素子の接続点から、前記界磁用電源の高電位側に向かって順方向となるように設けられた上流側ダイオードと、
前記上流側スイッチング素子と、前記下流側スイッチング素子とを駆動するための界磁電流指令回路とから構成され、
該界磁電流指令回路は、前記上流側スイッチング素子または前記下流側スイッチング素子の何れか一方を連続通電状態とし、他方を所定のタイミングで導通/遮断状態とするか、またはDUTY制御することを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the control circuit of the field winding type motor,
An inverter circuit for controlling a current to be supplied to the stator of the motor, and a field current control circuit for controlling a current to be supplied to a field winding of the motor,
The field current control circuit includes a field power supply for supplying power to the field winding,
An upstream switching element provided between one terminal of the field winding and a high potential side terminal of the field power supply;
A downstream switching element provided between the other terminal of the field winding and the low potential side terminal of the field power supply having the same potential as the ground;
From the ground, a downstream diode provided in a forward direction toward a connection point between the field winding and the upstream switching element,
From the connection point of the field winding and the downstream switching element, an upstream diode provided to be in a forward direction toward the high potential side of the field power supply,
It is composed of a field current command circuit for driving the upstream switching element and the downstream switching element,
The field current command circuit is characterized in that either the upstream side switching element or the downstream side switching element is in a continuous energization state and the other is in a conduction / cutoff state at a predetermined timing, or DUTY-controlled. A control circuit for a field winding motor.
界磁巻線型モータの制御回路において、
前記モータのステータに通電する電流を制御するインバータ回路と、前記モータの界磁巻線に通電する電流を制御する界磁電流制御回路とを備え、
前記界磁電流制御回路は、前記界磁巻線に電力を供給する界磁用電源と、
前記界磁巻線の一方の端子と前記界磁用電源の高電位側端子との間に設けられた上流側スイッチング素子と、前記界磁巻線の他方の端子とアースと同電位である前記界磁用電源の低電位側端子との間に設けられた下流側スイッチング素子と、
前記アースから、前記界磁巻線と前記上流側スイッチング素子との接続点に向かって順方向となるように設けられた下流側ダイオードと、
前記界磁巻線と前記下流側スイッチング素子との接続点から、前記インバータ回路の高電位側電源線に向かって順方向となるように設けられた上流側ダイオードと、
前記上流側スイッチング素子と、前記下流側スイッチング素子とを駆動するための界磁電流指令回路とから構成され、
界磁巻線に電流を供給する電源は、前記インバータ回路の電源線および前記界磁用電源からそれぞれダイオードによるワイヤードOR回路を経て、高い方の電圧を選択するように構成され、前記界磁電流指令回路は、前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子を所定のタイミングで導通/遮断状態とするか、またはDUTY制御することを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the control circuit of the field winding type motor,
An inverter circuit for controlling a current to be supplied to the stator of the motor, and a field current control circuit for controlling a current to be supplied to a field winding of the motor,
The field current control circuit includes a field power supply for supplying power to the field winding,
The upstream switching element provided between one terminal of the field winding and the high potential side terminal of the field power supply, and the other terminal of the field winding and the ground have the same potential A downstream switching element provided between the low-potential side terminal of the field power supply;
From the ground, a downstream diode provided in a forward direction toward a connection point between the field winding and the upstream switching element,
From the connection point between the field winding and the downstream switching element, an upstream diode provided so as to be in the forward direction toward the high potential power supply line of the inverter circuit;
It is composed of a field current command circuit for driving the upstream switching element and the downstream switching element,
A power supply for supplying current to the field winding is configured to select a higher voltage from the power supply line of the inverter circuit and the field power supply via a wired OR circuit using a diode, and the field current The command circuit sets the upstream side switching element and the downstream side switching element to a conductive / shut-off state at a predetermined timing, or performs a DUTY control.
請求項3に記載の界磁巻線型モータの制御回路において、
前記界磁電流指令回路は、前記上流側スイッチング素子をDUTY制御しているときは、前記下流側スイッチング素子は導通状態を持続するように制御することを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the control circuit of the field winding type motor according to claim 3,
The field current command circuit controls the downstream switching element to maintain a conductive state when the upstream switching element is DUTY controlled. .
請求項3または請求項4に記載の界磁巻線型モータの制御回路において、
前記インバータ回路の電源線には、界磁用電源側に接続されている平滑コンデンサにおける電圧上昇を吸収できる程度に大きな容量を有する平滑コンデンサを備えていることを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the control circuit of the field winding type motor according to claim 3 or 4,
A power supply line of the inverter circuit includes a smoothing capacitor having a capacity large enough to absorb a voltage rise in a smoothing capacitor connected to the field power supply side. Control circuit.
請求項2乃至請求項5の何れかに記載の界磁巻線型モータの制御回路において、
前記界磁電流指令回路は、前記インバータ電源の電圧が所定の電圧を越えたときに、前記上流側スイッチング素子および前記下流側スイッチング素子の両者を遮断状態にすることを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the field winding type motor control circuit according to any one of claims 2 to 5,
The field current command circuit is configured to turn off both the upstream switching element and the downstream switching element when the voltage of the inverter power supply exceeds a predetermined voltage. Motor control circuit.
請求項6に記載の界磁巻線型モータの制御回路において、
インバータ電源線の電圧が所定の電圧値を越えたときに、前記インバータ回路の上側アームまたは、下側アームの何れかの側で複数のスイッチング素子を時間的に重なって導通状態とすることで、界磁巻線型モータのステータ通電線を短絡することを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the control circuit of the field winding type motor according to claim 6,
When the voltage of the inverter power supply line exceeds a predetermined voltage value, a plurality of switching elements are temporally overlapped on either side of the upper arm or the lower arm of the inverter circuit to be in a conductive state. A control circuit for a field winding type motor, characterized by short-circuiting a stator conducting wire of the field winding type motor.
請求項2乃至請求項5の何れかに記載の界磁巻線型モータの制御回路において、
前記インバータ回路の上側または下側のアームにおける複数のスイッチング素子を接続状態にする第1の閾値電圧と、界磁電流の低減を開始する第2の閾値電圧とを同電圧としたことを特徴とする界磁巻線型モータの制御回路。
In the field winding type motor control circuit according to any one of claims 2 to 5,
The first threshold voltage for connecting a plurality of switching elements in the upper or lower arm of the inverter circuit and the second threshold voltage for starting reduction of the field current are set to the same voltage. Control circuit for field winding motor.
前車軸または後車軸の何れか一方の車軸を駆動するエンジンにより駆動される界磁巻線型発電機と、前記界磁巻線型発電機の出力により電力が供給され、且つ他の一方の車軸を駆動する界磁巻線型モータとを有する4WD構成の車両の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記界磁巻線型発電機の界磁巻線に流れる界磁電流を前記界磁巻線型モータの負荷の変動に応じて制御する界磁駆動回路を有することを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
A field winding generator driven by an engine that drives either the front axle or the rear axle, and power is supplied by the output of the field winding generator, and the other axle is driven. In a control circuit for a field winding generator of a vehicle having a 4WD configuration having a field winding motor that
A field winding generator comprising a field drive circuit for controlling a field current flowing in a field winding of the field winding generator according to a change in a load of the field winding motor. Control circuit.
請求項9に記載の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記界磁巻線型モータの負荷の変動に応じて、前記界磁巻線型モータを駆動するインバータ部の電源電圧が予め定められた許容電圧を越えたことを検知する過電圧検知回路を有し、該過電圧検知回路が過電圧状態を検知したときの出力信号を第1の界磁制御信号として界磁巻線型発電機の界磁駆動回路に入力し、前記界磁駆動回路の動作を制御することを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
In the control circuit of the field winding generator according to claim 9,
An overvoltage detection circuit that detects that a power supply voltage of an inverter that drives the field winding type motor exceeds a predetermined allowable voltage in accordance with a change in a load of the field winding type motor; An output signal when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage state is input as a first field control signal to the field drive circuit of the field winding generator to control the operation of the field drive circuit. Control circuit for field winding generator.
請求項9または請求項10に記載の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記過電圧検知回路が過電圧状態を検知した信号により抵抗器を介して前記界磁巻線型発電機の出力をアース電位にバイパスする過電圧保護回路と、前記過電圧検知回路は前記界磁巻線型発電機の界磁巻線を流れる界磁電流を制御するための前記第1の界磁制御信号を出力し、且つ前記界磁巻線型発電機の界磁駆動回路と、車両走行条件を設定する電子制御ユニットとを有し、
前記電子制御ユニットは、車両走行時に要求される各種制御信号を生成すると共に、前記過電圧状態になった時に、前記電子制御ユニットが有する4WD制御機能により前記界磁巻線型発電機の前記界磁電流を制御するための第2の界磁制御信号を生成し、該第2の界磁制御信号により該界磁駆動回路の動作を制御するものであることを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
In the control circuit of the field winding generator according to claim 9 or 10,
An overvoltage protection circuit that bypasses the output of the field winding generator to a ground potential via a resistor in response to a signal that the overvoltage detection circuit detects an overvoltage state; and A first field control signal for controlling a field current flowing in the field winding; and a field drive circuit for the field winding generator, and an electronic control unit for setting a vehicle running condition. Have
The electronic control unit generates various control signals required when the vehicle travels, and the field current of the field winding generator is generated by a 4WD control function of the electronic control unit when the overvoltage state occurs. A field winding type generator control circuit, characterized in that a second field control signal for controlling the field drive signal is generated and the operation of the field drive circuit is controlled by the second field control signal.
請求項9または請求項10に記載の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記過電圧検知回路が過電圧状態を検知した信号により抵抗器を介して前記界磁巻線型発電機の出力をアース電位にバイパスする過電圧保護回路と、前記過電圧検知回路は前記界磁巻線型発電機の前記巻線に流れる界磁電流を制御するための前記第1の界磁制御信号を出力し、且つ前記界磁巻線型発電機の界磁駆動回路と、車両走行条件を設定する電子制御ユニットとを有し、
前記電子制御ユニットは、車両走行時に要求される各種制御信号を生成すると共に、前記過電圧状態になった時に、前記電子制御ユニットが有するモータ制御機能により前記界磁巻線型発電機の前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御するための第3の界磁制御信号を生成し、該第3の界磁制御信号により該界磁駆動回路の動作を制御するものであることを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
In the control circuit of the field winding generator according to claim 9 or 10,
An overvoltage protection circuit that bypasses the output of the field winding generator to a ground potential via a resistor in response to a signal that the overvoltage detection circuit detects an overvoltage state; and A first field control signal for controlling a field current flowing in the winding; and a field drive circuit for the field winding generator; and an electronic control unit for setting a vehicle running condition. And
The electronic control unit generates various control signals required when the vehicle travels, and the field winding of the field winding generator is generated by a motor control function of the electronic control unit when the overvoltage state occurs. Field winding type power generation characterized in that a third field control signal for controlling a field current flowing in the wire is generated, and the operation of the field drive circuit is controlled by the third field control signal. Machine control circuit.
請求項9または請求項10に記載の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記過電圧検知回路が過電圧状態を検知した信号により抵抗器を介して前記界磁巻線型発電機の出力をアース電位にバイパスする過電圧保護回路と、前記過電圧検知回路は前記界磁巻線型発電機の界磁巻線に流れる界磁電流を制御するための前記第1の界磁制御信号を出力し、且つ前記界磁巻線型発電機の界磁駆動回路と、車両走行条件を設定する電子制御ユニットとを有し、
前記電子制御ユニットは、車両走行時に要求される各種制御信号を生成すると共に、前記過電圧状態になった時に、前記電子制御ユニットが有する発電制御機能により前記界磁巻線型発電機の前記界磁電流を制御するための第4の界磁制御信号を生成し、該第4の界磁制御信号により該界磁駆動回路の動作を制御するものであることを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
In the control circuit of the field winding generator according to claim 9 or 10,
An overvoltage protection circuit that bypasses the output of the field winding generator to a ground potential via a resistor in response to a signal that the overvoltage detection circuit detects an overvoltage state; and A first field control signal for controlling a field current flowing in the field winding; and a field drive circuit for the field winding generator, and an electronic control unit for setting a vehicle running condition. Have
The electronic control unit generates various control signals required when the vehicle travels, and the field current of the field winding generator is generated by the power generation control function of the electronic control unit when the overvoltage state occurs. A field winding generator control circuit, characterized in that a fourth field control signal for controlling the field drive signal is generated and the operation of the field drive circuit is controlled by the fourth field control signal.
請求項11乃至請求項13の何れかに記載の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記第2乃至第4の少なくとも何れか二つ以上の界磁制御信号の組み合わせにより界磁駆動回路の動作を制御することを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
In the control circuit of the field winding generator according to any one of claims 11 to 13,
A control circuit for a field winding generator, wherein operation of a field drive circuit is controlled by a combination of at least any two of the second to fourth field control signals.
請求項9乃至請求項14のいずれかに記載の界磁巻線型発電機の制御回路において、
前記過電圧検知回路と、
前記過電圧保護回路とを有し、
前記界磁巻線型発電機の界磁巻線に電力を供給し、且つその出力端に平滑コンデンサが接続されている界磁巻線用電源と、
前記界磁巻線の一方の端子と前記界磁巻線用電源の高電位側端子との間に接続された上流側スイッチング素子と、前記界磁巻線の他方の端子とアース電位である前記界磁巻線用電源の低電位側端子との間に接続された下流側スイッチング素子と、前記アースから、前記界磁巻線の前記一方の端子と前記上流側スイッチング素子との接続点に向かって順方向となるように設けられた下流側ダイオードと、前記界磁巻線の前記他方の端子と前記下流側スイッチング素子との接続点から、前記界磁巻線用電源の高電位側に向かって順方向となるように設けられた上流側ダイオードと、前記上流側スイッチング素子と、前記下流側スイッチング素子とを駆動するための界磁電流指令回路とから構成された界磁巻線型発電機の界磁電流制御回路とを有し、
前記界磁電流指令回路は、前記過電圧検知回路からの第1の界磁制御信号と、前記電子制御ユニットからの前記第2乃至第4の界磁制御信号との二つ以上を用いて前記上流側および下流側スイッチング素子制御用の制御信号を生成するものであることを特徴とする界磁巻線型発電機の制御回路。
In the control circuit of the field winding generator according to any one of claims 9 to 14,
The overvoltage detection circuit;
The overvoltage protection circuit,
A field winding power source that supplies power to the field winding of the field winding generator and has a smoothing capacitor connected to the output end thereof;
The upstream side switching element connected between one terminal of the field winding and the high potential side terminal of the field winding power supply, and the other terminal of the field winding and the ground potential A downstream switching element connected between a low potential side terminal of the field winding power supply and the ground to a connection point between the one terminal of the field winding and the upstream switching element. From the connection point between the downstream diode provided in the forward direction and the other terminal of the field winding and the downstream switching element, the power supply for the field winding is directed to the high potential side. A field winding type generator composed of an upstream diode provided in the forward direction, a field current command circuit for driving the upstream switching element, and the downstream switching element. Field current control circuit
The field current command circuit uses the two or more of the first field control signal from the overvoltage detection circuit and the second to fourth field control signals from the electronic control unit to perform the upstream side and the downstream side. A control circuit for a field winding generator, which generates a control signal for controlling a switching element.
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