JP2009012508A - Control unit of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイブリッド車両の制御装置に関し、特にシリーズハイブリッド車両に好適なハイブリッド車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle control device, and more particularly to a hybrid vehicle control device suitable for a series hybrid vehicle.
シリーズハイブリッド車両とは、例えば特許文献1に開示されているように、エンジンによってジェネレータを駆動し、該ジェネレータからモータに電力を供給し、該モータで駆動輪を駆動する車両である。パラレルハイブリッド車両とは異なり、シリーズハイブリッド車両では、エンジンは発電専用に使用され、エンジンが発生した動力は機械的には駆動輪に伝達されない。
A series hybrid vehicle is a vehicle in which a generator is driven by an engine, electric power is supplied from the generator to a motor, and driving wheels are driven by the motor, as disclosed in
そのようなハイブリッド車両では、特許文献1に示されるように、エンジンに駆動されるジェネレータの発電電流を整流器によって整流した後、車両の駆動系に接続される一つのモータに対して一つのインバータを接続した構成が開示されている。
特許文献1に開示されているように、通常のハイブリッド車両では、一つのモータに対し、一つのインバータを備えることが一般的である。これに対して本件発明者は、一つのモータを駆動するために2つのインバータを設け、一方のインバータを常時、モータに接続するとともに、他方のインバータについては、スイッチング手段を介在させ、運転状況に応じて、モータに対し接続遮断することによって、モータによるバッテリの回生や、インバータの有効利用、並びに給電系の高効率運転を図ることを検討している。
As disclosed in
ところが、そのようなスイッチング手段として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いた場合、損失が大きいため、給電系の効率が下がるという問題がある。 However, when an insulated gate bipolar transistor (IGBT) is used as such a switching means, there is a problem that the efficiency of the power feeding system decreases because of a large loss.
そこで、給電系の効率維持のためには、リレースイッチを用いることが好ましいが、リレースイッチを用いる場合、通電時にスイッチング動作を行うと劣化を来しやすくなるという問題があった。また、インバータには絶縁ゲートバイポーラトランジスタにダイオードを組み合わせた素子が広く採用されているため、インバータがOFFになっていても、回生時ではリレースイッチの電流が0にならない場合があり、リレースイッチの切り換え動作に支障を来すという問題があった。 Therefore, in order to maintain the efficiency of the power feeding system, it is preferable to use a relay switch. However, in the case of using a relay switch, there is a problem that deterioration is easily caused when a switching operation is performed during energization. In addition, since an element in which an insulated gate bipolar transistor is combined with a diode is widely used for the inverter, the relay switch current may not be zero during regeneration even when the inverter is OFF. There was a problem that the switching operation was hindered.
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、一つのモータに接続される2つのインバータを設けて、当該モータによるバッテリの回生や、インバータの有効利用、並びに給電系の高効率運転を図るに当たり、耐久性の高いスイッチング動作を行うことのできるハイブリッド車両の制御装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and two inverters connected to one motor are provided to regenerate a battery by the motor, to effectively use the inverter, and to perform a highly efficient operation of the power feeding system. Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can perform a highly durable switching operation.
上記課題を解決するために本発明は、エンジンに駆動されて交流電流を発電するジェネレータと、車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第1のインバータと、前記第1のインバータと並列に前記給電経路に接続された第2のインバータと、前記第2のインバータと前記モータとの間に設けられ、前記第2のインバータを前記モータに対して接続遮断可能なリレースイッチと、前記給電経路に接続されるバッテリとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記給電経路の電圧を経路電圧として検出する給電経路電圧検出手段と、前記モータの電圧をモータ電圧として検出するモータ電圧検出手段と、両インバータに通電されるべき電流を演算する電流演算手段と、前記電流演算手段に演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第1、第2のインバータの何れか一方を稼動し、前記電流演算手段に演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御部と、前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFされた場合であって前記経路電圧が前記モータ電圧よりも低いときには、前記経路電圧が前記モータ電圧以上になるまで前記給電経路を昇圧する昇圧手段と、前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFにされた場合には、前記経路電圧が前記モータ電圧以上のときに前記リレースイッチをOFFにするリレー制御部とを備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置である。この態様では、モータの回生動作時において、両インバータを稼動させている運転状況から第2のインバータが遮断された場合において、モータから第2のインバータに流れる電流を可及的に低減し、リレースイッチを安全に切り換えることができる。すなわち、回生時において、経路電圧の方がモータ電圧よりも低い運転状況では、第2のインバータをOFFにしても、第2のインバータに設けられたダイオードの作用によりモータから第2のインバータに電流が流れ続けてしまうため、スイッチング回路による降圧動作を停止することによって、経路電圧を上昇させ、経路電圧がモータ電圧以上のときにリレースイッチをOFFにすることとしているのである。 In order to solve the above problems, the present invention includes a generator driven by an engine to generate an alternating current, a motor that drives the vehicle and also functions as a regenerative generator when the vehicle is decelerated, and the generator generates power. A rectifier that rectifies the alternating current, a first inverter that is connected to a power supply path between the rectifier and the motor, and that converts a direct current in the power supply path into an alternating current; and in parallel with the first inverter A second inverter connected to the power supply path, a relay switch provided between the second inverter and the motor, and capable of disconnecting the second inverter from the motor; and the power supply path And a power supply path voltage detecting means for detecting a voltage of the power supply path as a path voltage. Motor voltage detection means for detecting the voltage of the motor as a motor voltage, current calculation means for calculating the current to be supplied to both inverters, and the current calculated by the current calculation means is less than a predetermined reference current When one of the first and second inverters is operated, and when the current calculated by the current calculation means is larger than the reference current, an inverter control unit that operates both and the regeneration of the motor When the second inverter is turned off during operation and the path voltage is lower than the motor voltage, the boosting unit boosts the power feeding path until the path voltage becomes equal to or higher than the motor voltage; and the motor When the second inverter is turned off during the regenerative operation, the relay switch is turned off when the path voltage is equal to or higher than the motor voltage. It is a control apparatus for a hybrid vehicle according to claim that a relay control unit to. In this aspect, when the second inverter is shut off from the operating state in which both inverters are operating during the regenerative operation of the motor, the current flowing from the motor to the second inverter is reduced as much as possible. The switch can be switched safely. That is, at the time of regeneration, in the driving situation where the path voltage is lower than the motor voltage, even if the second inverter is turned off, the current from the motor to the second inverter is caused by the action of the diode provided in the second inverter. Therefore, by stopping the step-down operation by the switching circuit, the path voltage is increased, and the relay switch is turned off when the path voltage is equal to or higher than the motor voltage.
好ましい態様において、前記車両は、前記バッテリと前記給電経路の間に介設され、直流電流のレベルを調整するスイッチング回路を備え、前記昇圧手段は、前記スイッチング回路を降圧動作させることによって前記バッテリの回生動作を前記モータに行わせるとともに、前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFされた場合であって前記経路電圧が前記モータ電圧よりも低いときに、前記スイッチング回路の降圧動作を停止するスイッチング回路制御部を含んでいる。この態様では、ハイブリッド車両の回生動作を司るスイッチング回路制御部によって給電経路の昇圧動作が実行されるので、給電経路の昇圧時には、回生動作も中止される結果、より効率よく給電経路を昇圧し、リレースイッチの切り換えを速やかに行うことができる。 In a preferred aspect, the vehicle includes a switching circuit that is interposed between the battery and the power supply path and adjusts the level of a direct current, and the step-up unit performs a step-down operation of the switching circuit to reduce the battery voltage. Stops the step-down operation of the switching circuit when causing the motor to perform a regenerative operation and when the second inverter is turned off during the regenerative operation of the motor and the path voltage is lower than the motor voltage. A switching circuit control unit is included. In this aspect, the switching circuit control unit that controls the regenerative operation of the hybrid vehicle executes the boosting operation of the power feeding path. Therefore, when boosting the power feeding path, the regeneration operation is also stopped, so that the power feeding path is boosted more efficiently. The relay switch can be switched quickly.
好ましい態様において、前記スイッチング回路制御部は、前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFされた場合であって前記経路電圧が前記モータ電圧よりも低いときにおいて、前記経路電圧と前記モータ電圧との差が所定の判定電圧未満のときは、降圧動作を停止する一方、前記経路電圧と前記モータ電圧との差が前記判定電圧以上のときは、前記スイッチング回路を昇圧動作させるものである。この態様では、運転状態に応じて好適な電圧制御を実行し、リレースイッチを切り換えることができる。すなわち、単に降圧動作を停止して給電経路の昇圧を図った場合には、リレースイッチを切り換えるまでの時間がかかる傾向がある一方、スイッチング回路を昇圧動作させた場合には、バッテリから給電経路への給電による損失が生じる傾向にあるが、経路電圧とモータ電圧との差を所定の判定電圧と比較することによって、給電経路を昇圧する態様を最適化することが可能になる。 In a preferred aspect, the switching circuit control unit is configured such that when the second inverter is turned off during the regenerative operation of the motor and the path voltage is lower than the motor voltage, the path voltage and the motor voltage When the difference is less than a predetermined determination voltage, the step-down operation is stopped, and when the difference between the path voltage and the motor voltage is greater than or equal to the determination voltage, the switching circuit is boosted. In this aspect, it is possible to perform suitable voltage control according to the operating state and switch the relay switch. In other words, when the voltage step-down operation is simply stopped and the power supply path is boosted, it tends to take time until the relay switch is switched. On the other hand, when the switching circuit is boosted, the battery goes from the power supply path to the power supply path. However, it is possible to optimize the mode of boosting the power feeding path by comparing the difference between the path voltage and the motor voltage with a predetermined determination voltage.
好ましい態様において、前記給電経路には、コンデンサが接続されている。この態様では、昇圧手段としてのスイッチング回路制御部が昇圧動作によって給電経路を昇圧する際に、バッテリから給電経路への電力がコンデンサに貯留されるので、昇圧動作による損失を可及的に低減することができる。 In a preferred aspect, a capacitor is connected to the power supply path. In this aspect, when the switching circuit control unit as the boosting unit boosts the power feeding path by the boosting operation, the power from the battery to the power feeding path is stored in the capacitor, so that the loss due to the boosting operation is reduced as much as possible. be able to.
以上説明したように、本発明は、モータの回生動作時において、両インバータを稼動させている運転状況から第2のインバータが遮断された場合において、モータから第2のインバータに流れる電流を可及的に低減し、リレースイッチを安全に切り換えることができるので、一つのモータに接続される2つのインバータを設けて、当該モータによるバッテリの回生や、インバータの有効利用、並びに給電系の高効率運転を図るに当たり、耐久性の高いスイッチング動作を行うことができるという顕著な効果を奏する。 As described above, the present invention enables the current flowing from the motor to the second inverter when the second inverter is shut off from the operating condition in which both inverters are operating during the regenerative operation of the motor. Therefore, the relay switch can be switched safely, so two inverters connected to one motor are provided, battery regeneration by the motor, effective use of the inverter, and high-efficiency operation of the power feeding system In order to achieve this, there is a remarkable effect that a highly durable switching operation can be performed.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
なお、以下の各実施形態において、同等の部材には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Note that, in the following embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は本発明の実施の一形態に係るハイブリッド車両の概略構成図であり、図2は同ハイブリッド車両の要部を示す配線図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a wiring diagram showing a main part of the hybrid vehicle.
図1を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両は、エンジン10と、このエンジン10によって駆動されるジェネレータ20とを有しているシリーズハイブリッド車両である。
With reference to FIG. 1, the hybrid vehicle according to the present embodiment is a series hybrid vehicle having an
エンジン10は、例えば多気筒4サイクルガソリンエンジンであり、シリンダヘッドとシリンダブロックとによって要部が構成される本体11と、この本体11に形成される複数列の気筒12と、各気筒12に新気を導入するインテークマニホールド14と、各気筒12の既燃ガスを排出するエキゾーストマニホールド15とを備えている。本体11には、各気筒12に対応して設けられた燃料噴射弁16および点火プラグ17が取り付けられている。そして、各気筒12に設けられたピストンを昇降させることにより、当該ピストンに接続されたクランク軸10aを駆動するように構成されている。また、インテークマニホールド14には、新気の量を調整するためのスロットル弁18が設けられており、スロットルボディのアクチュエータ19によって駆動されるようになっている。
The
図2も参照して、ジェネレータ20は、エンジン10のクランク軸10aに連結された例えば3相の多相電動発電機であり、エンジン10に駆動されることによって交流電流を出力するとともに、交流電流を供給されることによってエンジン10を始動するモータとしても機能するように構成されている。ジェネレータ20には、その出力電流を検出するジェネレータ出力電流センサSW1と、回転速度を検出するジェネレータ回転速度センサSW2とが設けられている。
Referring also to FIG. 2,
ジェネレータ20は、ダイオード整流器21に接続されている。ダイオード整流器21は、ジェネレータ20の相数nに対応した複数組のダイオードD1〜D6を有している。ダイオード整流器21の出力端子は、給電経路としてのDCバスライン22に接続されている。
The
DCバスライン22には、コンデンサC1が接続されている。また、DCバスライン22には、当該DCバスライン22の電圧を経路電圧Vdcとして検出するDCバスライン電圧センサSW3が接続されている。
A capacitor C <b> 1 is connected to the
本実施形態においては、このDCバスライン22に第1、第2のインバータ23、24が並列に接続されている。各インバータ23、24は、それぞれ負荷となる多相モータ25の相数に応じた複数組の素子Q11〜Q16、Q21〜Q26を有している。各素子Q11〜Q16、Q21〜Q26は、それぞれトランジスタやダイオード等で構成されている。本実施形態において、各インバータ23、24の定格電流Irは、モータ25の最大出力に必要な電流の半分よりも僅かに大きく設定されている。
In the present embodiment, first and
第1のインバータ23は、モータ25に接続されている。モータ25は、ハイブリッド車両のディファレンシャル機構26に接続され、このディファレンシャル機構26を介してハイブリッド車両の後輪27側の車軸28を駆動するものである。また、本実施形態におけるモータ25は、バッテリ回生用の発電機としても機能するように構成されている。
The
第2のインバータ24は、リレースイッチ29に接続されている。このリレースイッチ29は、第2のインバータ24をジェネレータ20に接続する通常運転用給電経路29aと、第2のインバータ24をモータ25に接続するスタータ運転用給電経路29bとの接点になっており、第2のインバータ24を何れかの経路29a、29bに択一的に接続できるとともに、第2のインバータ24をジェネレータ20、モータ25の何れにも接続しないOFFの状態にできるように構成されている。この結果、第2のインバータ24は、運転状態に応じて、第1のインバータ23とともにモータ25に交流電流を流したり、ジェネレータ20に通電して始動時のエンジン10を駆動したり、或いは、完全に給電系から遮断されたりするようになっている。
The
さらに、DCバスライン22には、電源装置30が接続されている。電源装置30は、スイッチング回路としてのDC−DCコンバータ31と、このDC−DCコンバータ31に接続されるバッテリ32とを備えている。
Further, a
DC−DCコンバータ31は、昇圧用素子Q1と、降圧用素子Q2と、リアクトルLとを備えている。各素子Q1、Q2は、トランジスタを含んでおり、所定タイミングで昇圧用素子Q1のトランジスタをON/OFFし、降圧用素子Q2のトランジスタをOFFに維持することにより、リアクトルLに蓄電してバッテリ32側を高電圧にし、バッテリ32からDCバスライン22に電流を流すことができるとともに、所定タイミングで降圧用素子Q2のトランジスタをON/OFFし、昇圧用素子Q1のトランジスタをOFFに維持することにより、DCバスライン22側を高電圧にし、DCバスライン22からバッテリ32に電流が流れるように構成されている。
The DC-
電源装置30には、バッテリ32を流れる電流をバッテリ電流Ibとして検出するバッテリ電流センサSW4と、バッテリ32の電圧をバッテリ電圧Vbとして検出するバッテリ電圧センサSW5が設けられている。
The
さらに、ハイブリッド車両には、当該車両の運転状態を検出するために、車速センサSW6、アクセル開度センサSW7、ブレーキセンサSW8が設けられている。また、モータ25の運転状態を検出するために、モータ25の回転速度Nmを検出するモータ回転速度センサSW11と、モータ25の電圧をモータ電圧Vmとして検出するモータ電圧センサSW12とがモータ25に設けられている。
Further, the hybrid vehicle is provided with a vehicle speed sensor SW6, an accelerator opening sensor SW7, and a brake sensor SW8 in order to detect the driving state of the vehicle. Further, in order to detect the operation state of the
図3は、図1に示したハイブリッド車両の制御装置を示すブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram showing a control apparatus for the hybrid vehicle shown in FIG.
図3を参照して、図1に示したハイブリッド車両は、制御手段としての制御ユニット(PCM:Powertrain Control Module)100によって制御される。 Referring to FIG. 3, the hybrid vehicle shown in FIG. 1 is controlled by a control unit (PCM: Powertrain Control Module) 100 as a control means.
制御ユニット100は、CPU、メモリ等を備えたマイクロプロセッサであり、プログラムモジュールによって、入力要素からの検出信号を読み取り、所定の演算処理を実行して制御信号を出力要素に出力するものである。なお、図示の例では、一つのユニットとして制御ユニット100を表しているが、具体的な態様としては、複数のユニットを組み合わせたモジュールアッセンブリであってもよい。
The
制御ユニット100の入力要素としては、ジェネレータ出力電流センサSW1、ジェネレータ回転速度センサSW2、DCバスライン電圧センサSW3、バッテリ電流センサSW4、バッテリ電圧センサSW5、車速センサSW6、アクセル開度センサSW7、ブレーキセンサSW8、モータ回転速度センサSW11、並びにモータ電圧センサSW12が含まれている。また、具体的には図示していないが、エンジン10の燃焼制御のために、エンジン10に装備されている種々のセンサ(水温センサ、回転角度センサ、スロットル開度センサ等)も接続されている。
The input elements of the
また、制御ユニット100の出力要素としては、燃料噴射弁16、点火プラグ17、スロットル弁アクチュエータ19、第1、第2インバータ23、24、リレースイッチ29、並びにDC−DCコンバータ31が含まれる。
The output elements of the
図示の例において、制御ユニット100は、運転状態判定部101と、エンジン10の運転制御を実行する燃焼制御部110と、リレースイッチ29の制御による給電制御を実行するリレー制御部111と、DC−DCコンバータ31を制御するスイッチング回路制御部としてのバッテリ制御部112と、インバータ制御部113とを論理的に備えている。
In the illustrated example, the
運転状態判定部101は、ハイブリッド車両の運転状態を各センサSW1〜SW7の検出に基づいて判定するものである。本実施形態において、運転状態判定部101は、ハイブリッド車両のエンジン運転要求の有無を判定する機能や、所定の回生条件(例えば、車両が減速時であってバッテリ32の蓄電量が所定値以下の場合等)、並びに回生条件が終了したことを判定する回生終了条件の成否を判定する機能も備えている。
The driving
燃焼制御部110は、燃料噴射弁16、点火プラグ17、スロットル弁アクチュエータ19等を制御することにより、エンジン10の回転速度を制御して、ジェネレータ20の回転速度を制御できるように構成されている。
The
リレー制御部111は、運転状態判定部101の判定結果に基づいて、リレースイッチ29を切り換えることにより、第2のインバータ24を通常運転用給電経路29aからモータ25に接続するモータ給電モードと、第2のインバータ24をスタータ運転用給電経路29bからジェネレータ20に接続して、ジェネレータ20をモータとして駆動し、エンジン10を始動するスタータ給電モードと、第2のインバータ24がジェネレータ20にもモータ25にも接続していないOFFモードとに切り換えるものである。制御ユニット100のメモリには、リレースイッチ29の切換動作を制御するための切換制御用フラグFを記憶する領域が設けられており、この切換制御用フラグFの値に基づいて、リレー制御部111がリレースイッチ29の切換動作を制御するように構成されている。本実施形態では、切換制御用フラグFの値が0の場合がOFFモード、1の場合がモータ給電モード、2のときがスタータ給電モードとなるように設定されている。
The
バッテリ制御部112は、バッテリ電流センサSW4およびバッテリ電圧センサSW5の出力に基づいて、通常は、電源装置30の使用時におけるバッテリ32からの出力電流を一定に維持したり、バッテリ回生時の過電流を防止したりする機能を果たしている。これとともに、詳しくは後述するフローチャートにより、運転状況に応じてDC−DCコンバータ31に降圧動作や昇圧動作をさせる機能を有する。
Based on the outputs of the battery current sensor SW4 and the battery voltage sensor SW5, the
インバータ制御部113は、運転状態判定部101の判定結果に基づき、第1、第2のインバータ23、24のON/OFF動作を制御して、各インバータ23、24の給電対象に対する負荷状態を最適に制御するものである。
The
制御ユニット100は、運転状態判定部101の判定結果に基づき、エンジン10、ジェネレータ20、第1、第2のインバータ23、24、モータ25、リレースイッチ29、並びにDC−DCコンバータ31等を制御する。その制御により、車両の始動時や低トルク時の運転領域には、リレースイッチ29を切り換えて第2のインバータ23をモータ25に接続し、バッテリ32の電力を第1、第2のインバータ23、24からモータ25に供給し、車両をバッテリ32の給電に基づいて駆動する。また、要求負荷が中高トルクの運転領域では、リレー制御部111が後述するフローチャートに基づいてリレースイッチ29をスタータ給電モードに切り換えることにより、エンジン10を始動してジェネレータ20を発電機として利用し、エンジン10を始動した後は、ジェネレータ20から供給される電流で、主として第1のインバータ23からモータ25を駆動するようにしている。
The
ここで本実施形態では、第1、第2のインバータ23、24を高効率領域で運転するために、電流量に応じて各インバータ23、24の稼働率を変更するようにしている。
Here, in the present embodiment, in order to operate the first and
図4は、インバータの特性図である。 FIG. 4 is a characteristic diagram of the inverter.
図4を参照して、第1、第2のインバータ23、24は、図2に示した素子Q11〜Q16、Q21〜Q26のようにダイオードを有している。そのため、負荷率(出力電流)が低い稼動領域では、効率が著しく低下する特性を持つ。そこで、本実施形態においては、給電に要する電流が小さい場合には、一方のインバータ(主として第2のインバータ24)をOFFにして運転することにより、稼動しているインバータの負荷率を高め、インバータ自身の効率を高めて給電系全体の効率を向上するようにしている。
Referring to FIG. 4, first and
ところで、稼動されるインバータ23、24を切り換える際に、リレースイッチ29を動作させることが必要となる。他方、電流があるときにリレースイッチ29の切り換え動作をすると、リレースイッチ29の劣化が激しくなり、寿命が短くなる。そこで、本実施形態では、通電中にリレースイッチ29を切り換える必要がある場合には、一旦、リレースイッチ29の電流を0にしてスイッチング動作をさせるようにしている。
By the way, when switching the
次に、本実施形態の回生動作の制御例について説明する。 Next, a control example of the regenerative operation of this embodiment will be described.
図5および図6は、本実施形態に係る回生動作の制御例を示すフローチャートである。 5 and 6 are flowcharts showing an example of control of the regenerative operation according to the present embodiment.
図5を参照して、このフローチャートにおいて、運転状態判定部101は、回生条件が成立するのを待機する(ステップS1)。回生条件が成立した場合、運転状態判定部101は、バッテリ電圧センサSW5、モータ回転速度センサSW11からそれぞれバッテリ電圧Vbとモータ回転速度Nmとを読み取る(ステップS2)。次いで、運転状態判定部101は、読み取ったバッテリ電圧Vbとモータ回転速度Nmから、モータ25が発電するであろう回生電流Ireを演算する(ステップS3)。次いで、運転状態判定部101は、演算された回生電流Ireと所定の基準電流Imrとを比較し、回生電流Ireが基準電流Imrを越えているか否かを判定する(ステップS4)。ここで基準電流Imrは、各インバータ23、24の定格電流Irと等しく設定されている。
Referring to FIG. 5, in this flowchart, operation
回生電流Ireが基準電流Imrを越えている場合、運転状態判定部101は、第1、第2のインバータ23、24が何れも稼動しているか否かを判定する(ステップS5)。この判定では、両インバータ23、24が何れも稼働中であり、且つリレースイッチ29が第2のインバータ24を通常運転用給電経路29aに接続している場合に両インバータ23、24が稼働中であると判定される。
When the regenerative current Ire exceeds the reference current Imr, the operation
仮に両インバータ23、24が何れも稼動していると判定された場合には、DC−DCコンバータ31の降圧制御がバッテリ制御部112の制御によって実行される(ステップS6)。この降圧制御では、バッテリ電圧Vbと経路電圧Vdcとが比較され、経路電圧Vdcの方がバッテリ電圧Vbよりも低い場合に、降圧動作を実行して、電流がDCバスラインからバッテリ32に流れるように制御される。この降圧制御により、DCバスライン22の経路電圧Vdcが下がり、モータ25の発電によって電流がモータ25から各インバータ23、24を介してDCバスライン22に流れ、さらにバッテリ32に給電されることになる。次いで、運転状態判定部101は、所定の回生終了条件が成立したか否かを判定する(ステップS7)。例えば、アクセルが踏み込まれ、車両が加速した場合等、回生終了条件が成立した場合には、処理を終了する。他方、回生終了条件が成立しない場合には、ステップS2に戻って処理を繰り返す。
If it is determined that both the
ステップS4において、演算された回生電流Ireが基準電流Imr以下である場合、上述したインバータの効率特性に鑑み、第1のインバータ23のみが稼動されるように、第1のインバータ23をONにする一方、第2のインバータ24をOFFにする(ステップS8)。このとき、リレースイッチ29についても、OFFモードにする必要があるが、回生時に第2のインバータ24をOFFにしただけでは、リレースイッチ29の電流が0にならない場合があるので、この段階では、リレースイッチ29の切換制御用フラグFの値を0に設定し(ステップS9)、その後は、後述する処理を経てリレースイッチ29を切り換えるようにしている。
In step S4, when the calculated regenerative current Ire is equal to or less than the reference current Imr, the
また、ステップS5において、片方のインバータのみが稼動している場合、または何れのインバータも稼動していない場合、運転状態判定部101は、リレースイッチ29がモータ側に接続されているか否かを判定する(ステップS10)。仮にモータ側にリレースイッチ29が接続されている場合には、リレースイッチ29の切り換え動作を必要としないので、そのまま両インバータ23、24を稼動し(ステップS11)、ステップS6以降の制御に移行する。
In step S5, when only one inverter is operating or when none of the inverters is operating, the operation
他方、ステップS10において、リレースイッチ29がモータ側に接続されていない場合、モータ25と第2のインバータ24との間で通電し得る状態でのリレースイッチ29の切り換えを避けるために、一旦、第2のインバータ24がOFFにされる(ステップS12)。このタイミングにおいても、リレースイッチ29をOFFモードにする必要があるが、回生時に第2のインバータ24をOFFにしただけでは、リレースイッチ29の電流が0にならない場合があるので、この段階では、リレースイッチ29の切換制御用フラグFの値を1に設定し(ステップS14)、その後は、後述する処理を経てリレースイッチ29を切り換えるようにしている。
On the other hand, in step S10, when the
次に、図5を参照して、ステップS9またはステップS14が実行された後、運転状態判定部101は、モータ電圧Vm、経路電圧Vdcをそれぞれモータ電圧センサSW12とDCバスライン電圧センサSW3とから読み取る(ステップS21)。
Next, referring to FIG. 5, after step S9 or step S14 is executed, operation
次いで、モータ電圧Vmと経路電圧Vdcとを比較し、モータ電圧Vmが経路電圧Vdcよりも大きいか否かを判定する(ステップS22)。仮にモータ電圧Vmが経路電圧Vdcよりも大きい場合、モータ25の発電による電流は、第2のインバータ24がOFFであっても、第2のインバータ24に含まれるダイオードを通ってDCバスライン22に流れることになる。そこで、本実施形態では、DC−DCコンバータ31による降圧動作を停止することにより、DCバスライン22を昇圧することとしている(ステップS23)。次いで、運転状態判定部101は、モータ電圧Vmと経路電圧Vdcの差が、所定の判定電圧Vstよりも小さいか否かを判定する(ステップS24)。
Next, the motor voltage Vm and the path voltage Vdc are compared to determine whether or not the motor voltage Vm is greater than the path voltage Vdc (step S22). If the motor voltage Vm is higher than the path voltage Vdc, even if the
図7は降圧動作停止による経路電圧の上昇特性を示すタイミングチャートである。 FIG. 7 is a timing chart showing the rise characteristic of the path voltage due to the stop of the step-down operation.
図7を参照して、仮にモータ電圧Vmと経路電圧Vdcの差が判定電圧Vstよりも小さい場合、DC−DCコンバータ31による降圧動作を停止するだけでもDCバスライン22は、比較的速やかに昇圧する。そこで、本実施形態では、モータ電圧Vmと経路電圧Vdcの差が小さい場合には、DC−DCコンバータ31の降圧動作の停止のみによって両電圧Vm、Vdcが等しくなるのを待機し(ステップS25)、両電圧Vm、Vdcが等しくなった後にリレースイッチ29を切換制御用フラグFの値に基づいて切り換えるようにしている(ステップS26)。この結果、ステップS9からステップS21を経てステップS26に至った場合には、リレー制御部111によってリレースイッチ29がOFFモードに切り換えられる一方、ステップS14からステップS21を経てステップS26に至った場合には、リレー制御部111によってリレースイッチ29がモータ側に切り換えられる。その後、運転状態判定部101は、切換制御用フラグFの値を参照し(ステップS27)、値が0の場合(すなわち、リレースイッチ29がOFFになった場合)には、ステップS6の降圧制御に復帰する。この結果、両方のインバータ23、24で回生動作をしていた運転状態から、回生電流Ireが少なくなってきた場合に第2のインバータ24の稼動を停止して、第1のインバータ23のみによる効率的な運転を実行するに際し、リレースイッチ29の切換動作を電流が流れていない状態で行うことができ、リレースイッチ29の劣化を抑制することができる。
Referring to FIG. 7, if the difference between motor voltage Vm and path voltage Vdc is smaller than determination voltage Vst,
他方、ステップS27において、切換制御用フラグFの値が1の場合(すなわち、リレースイッチ29がモータ25側に切り換えられた場合)には、第2のインバータ24をONにしてから(ステップS28)、ステップS6の降圧制御に復帰する。この結果、片方のインバータで回生動作をしていた運転状態から、双方のインバータ23、24で回生運転を実行するに際しても、リレースイッチ29の切換動作を電流が流れていない状態で行うことができ、リレースイッチ29の劣化を抑制することができる。
On the other hand, when the value of the switching control flag F is 1 in step S27 (that is, when the
ステップS24において、モータ電圧Vmと経路電圧Vdcの差が、判定電圧Vst以上であった場合、バッテリ制御部112は、DC−DCコンバータ31に昇圧動作を実行させる(ステップS29)。
In step S24, when the difference between the motor voltage Vm and the path voltage Vdc is equal to or higher than the determination voltage Vst, the
図8は、昇圧動作による経路電圧の上昇特性を示すタイミングチャートである。 FIG. 8 is a timing chart showing the rise characteristic of the path voltage due to the boosting operation.
図8を参照して、モータ電圧Vmと経路電圧Vdcの差が判定電圧Vst以上である場合、DC−DCコンバータ31による降圧動作の停止だけではDCバスライン22の昇圧に時間がかかってしまう。そこで本実施形態では、DC−DCコンバータ31による昇圧動作によってバッテリ32から流れる電流と、モータ電圧Vmと経路電圧Vdcの差によってモータ25からDCバスライン22に流れる電流とによって、積極的にDCバスライン22を昇圧するようにしているのである。ここで、本実施形態は、DCバスライン22にコンデンサC1が設けられているので、バッテリ32から放出された電気をコンデンサC1に貯留することができる結果、回生動作に復帰した際に、コンデンサC1の電力をバッテリ32に回収することができる。従って、バッテリ32から放電してDCバスライン22を昇圧しても、バッテリ32の損失は、可及的に低減されることになる。
Referring to FIG. 8, when the difference between motor voltage Vm and path voltage Vdc is equal to or higher than determination voltage Vst, it takes time to boost
以上説明したように本実施形態では、モータ25の回生動作時において、両インバータ23、24を稼動させている運転状況から第2のインバータ24が遮断された場合において、モータ25から第2のインバータ24に流れる電流を可及的に低減し、リレースイッチ29を安全に切り換えることができる。
As described above, in the present embodiment, when the
また本実施形態では、DC−DCコンバータ31を降圧動作させることによってバッテリ32の回生動作をモータ25に行わせるとともに、モータ25の回生動作時に第2のインバータ24がOFFされた場合であって経路電圧Vdcがモータ電圧Vmよりも低いときに、DC−DCコンバータ31の降圧動作を停止するバッテリ制御部112を備え、これらスイッチング回路としてのDC−DCコンバータ31並びにスイッチング回路制御部としてのバッテリ制御部112が昇圧手段として機能している。このため本実施形態では、ハイブリッド車両の回生動作を司るバッテリ制御部112によってDCバスライン22の昇圧動作が実行されるので、DCバスライン22の昇圧時には、回生動作も中止される結果、より効率よくDCバスライン22を昇圧し、リレースイッチ29の切り換えを速やかに行うことができる。
In the present embodiment, the DC-
また本実施形態では、モータ25の回生動作時に第2のインバータ24がOFFされた場合であって経路電圧Vdcがモータ電圧Vmよりも低いときにおいて、経路電圧Vdcとモータ電圧Vmとの差が所定の判定電圧Vst未満のときは降圧動作を停止する一方、経路電圧Vdcとモータ電圧Vmとの差が所定の判定電圧Vst以上のときは、DC−DCコンバータ31を昇圧動作させるものである。このため本実施形態では、運転状態に応じて好適な電圧制御を実行し、リレースイッチ29を切り換えることができる。すなわち、単に降圧動作を停止してDCバスライン22の昇圧を図った場合には、リレースイッチ29を切り換えるまでの時間がかかる傾向がある一方、DC−DCコンバータ31を昇圧動作させた場合には、バッテリ32からDCバスライン22への給電による損失が生じる傾向にあるが、経路電圧Vdcとモータ電圧Vmとの差を所定の判定電圧Vstと比較することによって、DCバスライン22を昇圧する態様を最適化することが可能になる。
In the present embodiment, when the
また本実施形態では、DCバスライン22には、コンデンサC1が接続されている。このため本実施形態では、昇圧手段としてのバッテリ制御部112がDCバスライン22を昇圧する際に、バッテリ32からDCバスライン22への電力がコンデンサC1に貯留されるので、昇圧動作による損失を可及的に低減することができる。
In the present embodiment, a capacitor C <b> 1 is connected to the
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例に過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。 The above-described embodiments are merely preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
図9は本発明の別の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle according to another embodiment of the present invention.
図9の実施形態では、ダイオード整流器21に代えてAC/DCコンバータ60を採用し、第2のインバータ24をジェネレータ20に接続するスタータ運転用給電経路29b(図1参照)が省略されている。
In the embodiment of FIG. 9, an AC /
図9の態様では、ジェネレータ20に給電する際には、AC/DCコンバータ60が制御ユニット100によって駆動される。そして、この実施形態においても、リレースイッチ29の切換動作を図5、図6に示した制御例で制御することにより、回生時におけるリレースイッチ29の切換動作の際に、リレースイッチ29の劣化を可及的に低減することができる。
In the aspect of FIG. 9, the AC /
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
10 エンジン
20 ジェネレータ
22 DCバスライン(給電経路の一例)
23 第1のインバータ
24 第2のインバータ
25 モータ
29 リレースイッチ
30 電源装置
31 DC−DCコンバータ(昇圧手段の一例)
32 バッテリ
100 制御ユニット
101 運転状態判定部
110 燃焼制御部
111 リレー制御部
112 バッテリ制御部(昇圧手段の一例)
113 インバータ制御部
C1 コンデンサ
Ib バッテリ電流
Imr 基準電流
Ire 回生電流
Nm モータ回転速度
SW1 ジェネレータ出力電流センサ
SW2 ジェネレータ回転速度センサ
SW3 バスライン電圧センサ
SW4 バッテリ電流センサ
SW5 バッテリ電圧センサ
SW6 車速センサ
SW7 アクセル開度センサ
SW8 ブレーキセンサ
SW11 モータ回転速度センサ
SW12 モータ電圧センサ
Vb バッテリ電圧
Vdc 経路電圧
Vm モータ電圧
Vst 判定電圧
10
23
32
113 Inverter control unit C1 Capacitor Ib Battery current Imr Reference current Ire Regenerative current Nm Motor rotation speed SW1 Generator output current sensor SW2 Generator rotation speed sensor SW3 Bus line voltage sensor SW4 Battery current sensor SW5 Battery voltage sensor SW6 Vehicle speed sensor SW7 Accelerator opening sensor SW8 Brake sensor SW11 Motor rotation speed sensor SW12 Motor voltage sensor Vb Battery voltage Vdc Path voltage Vm Motor voltage Vst Determination voltage
Claims (4)
車両を駆動するとともに、車両の減速時に回生用の発電機としても機能するモータと、
前記ジェネレータが発電した交流電流を整流する整流器と、
前記整流器と前記モータとの間の給電経路に接続され、該給電経路の直流電流を交流電流に変換する第1のインバータと、
前記第1のインバータと並列に前記給電経路に接続された第2のインバータと、
前記第2のインバータと前記モータとの間に設けられ、前記第2のインバータを前記モータに対して接続遮断可能なリレースイッチと、
前記給電経路に接続されるバッテリと
を備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
前記給電経路の電圧を経路電圧として検出する給電経路電圧検出手段と、
前記モータの電圧をモータ電圧として検出するモータ電圧検出手段と、
両インバータに通電されるべき電流を演算する電流演算手段と、
前記電流演算手段に演算された電流が所定の基準電流に比べて少ないときは前記第1、第2のインバータの何れか一方を稼動し、前記電流演算手段に演算された電流が前記基準電流に比べて多いときは双方を稼動するインバータ制御部と、
前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFされた場合であって前記経路電圧が前記モータ電圧よりも低いときには、前記経路電圧が前記モータ電圧以上になるまで前記給電経路を昇圧する昇圧手段と、
前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFにされた場合には、前記経路電圧が前記モータ電圧以上のときに前記リレースイッチをOFFにするリレー制御部と
を備えていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A generator driven by an engine to generate alternating current;
A motor that drives the vehicle and also functions as a generator for regeneration when the vehicle decelerates;
A rectifier for rectifying the alternating current generated by the generator;
A first inverter connected to a power supply path between the rectifier and the motor and converting a direct current in the power supply path into an alternating current;
A second inverter connected to the power supply path in parallel with the first inverter;
A relay switch provided between the second inverter and the motor and capable of disconnecting the second inverter from the motor;
A hybrid vehicle control device comprising: a battery connected to the power supply path;
Power supply path voltage detecting means for detecting the voltage of the power supply path as a path voltage;
Motor voltage detecting means for detecting the voltage of the motor as a motor voltage;
Current calculating means for calculating a current to be passed through both inverters;
When the current calculated by the current calculation means is smaller than a predetermined reference current, either one of the first and second inverters is operated, and the current calculated by the current calculation means becomes the reference current. When compared with the inverter control unit that operates both,
When the second inverter is turned off during the regenerative operation of the motor and the path voltage is lower than the motor voltage, the boosting means boosts the power feeding path until the path voltage becomes equal to or higher than the motor voltage. When,
A relay control unit that turns off the relay switch when the path voltage is equal to or higher than the motor voltage when the second inverter is turned off during the regenerative operation of the motor. A control device for a hybrid vehicle.
前記車両は、前記バッテリと前記給電経路の間に介設され、直流電流のレベルを調整するスイッチング回路を備え、
前記昇圧手段は、前記スイッチング回路を降圧動作させることによって前記バッテリの回生動作を前記モータに行わせるとともに、前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFされた場合であって前記経路電圧が前記モータ電圧よりも低いときに、前記スイッチング回路の降圧動作を停止するスイッチング回路制御部を含んでいる
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 In the hybrid vehicle control device according to claim 1,
The vehicle includes a switching circuit that is interposed between the battery and the power feeding path and adjusts the level of a direct current,
The step-up means causes the motor to perform a regenerative operation of the battery by causing the switching circuit to perform a step-down operation, and the second inverter is turned off during the regenerative operation of the motor, and the path voltage is A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising: a switching circuit control unit that stops a step-down operation of the switching circuit when the motor voltage is lower than the motor voltage.
前記スイッチング回路制御部は、前記モータの回生動作時に前記第2のインバータがOFFされた場合であって前記経路電圧が前記モータ電圧よりも低いときにおいて、前記経路電圧と前記モータ電圧との差が所定の判定電圧未満のときは、降圧動作を停止する一方、前記経路電圧と前記モータ電圧との差が前記判定電圧以上のときは、前記スイッチング回路を昇圧動作させるものである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 2,
When the second inverter is turned off during the regenerative operation of the motor and the path voltage is lower than the motor voltage, the switching circuit control unit determines a difference between the path voltage and the motor voltage. When the voltage is less than a predetermined determination voltage, the step-down operation is stopped, and when the difference between the path voltage and the motor voltage is equal to or higher than the determination voltage, the switching circuit is boosted. Control device for hybrid vehicle.
前記給電経路には、コンデンサが接続されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 In the hybrid vehicle control device according to claim 3,
A control device for a hybrid vehicle, wherein a capacitor is connected to the power supply path.
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