JP2009040111A - Generator control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主駆動軸の駆動源となるエンジン等の主駆動源で発電機を駆動し、その発電機の出力によって、インバータを介して従駆動軸の駆動源となる交流モータを駆動する車両に備えられる車両の発電機制御装置に関する。 The present invention drives a generator with a main drive source such as an engine that serves as a drive source for a main drive shaft, and drives an AC motor that serves as a drive source for a driven drive shaft via an inverter by the output of the generator. The present invention relates to a vehicular generator control device.
従来から、モータトルク指令値に基づいて発電機に必要な発電目標値を演算し、発電機の出力電圧値がこの発電目標値となるようにフィードバック制御を行い、このフィードバック制御が行われた発電機の出力によって、交流モータを駆動する車両の発電機制御装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。
特許文献1に記載されているような車両の発電機制御装置を備えた車両を含め、従来の発電機制御装置を備えた車両は、交流モータとして、界磁巻線式モータを用いている場合が多い。
交流モータとして界磁巻線式モータを用いている車両においては、磁束を発生する界磁電流が、車両挙動に直結する主要なパラメータを形成しているため、車両挙動の安定性と界磁電流の制御性は、密接に関連している。そして、界磁電流は、ステータ電流(特にd軸電流)の変化による影響を受けやすく、また、界磁巻線の電源電圧(界磁電圧)の大きさが変化することにより、その応答性が変化する。
A vehicle equipped with a conventional generator control device, including a vehicle equipped with a vehicle generator control device as described in
In a vehicle using a field winding type motor as an AC motor, the field current that generates magnetic flux forms the main parameter directly related to the vehicle behavior. The controllability is closely related. The field current is easily affected by changes in the stator current (especially the d-axis current), and the response of the field current is changed by changing the magnitude of the power supply voltage (field voltage) of the field winding. Change.
ところで、例えば、特許文献1に記載されているような、主駆動輪をエンジンによって駆動するとともに、従駆動輪を交流モータによって駆動する車両においては、交流モータの動作状況により変動するシステム電圧と、一定の電圧値(例えば、14V)に維持されるバッテリ電圧のうち、電圧の大きい方を界磁電圧としている場合が多い。すなわち、システム電圧の変動に応じて、界磁電圧が変化することとなる。
By the way, for example, in a vehicle in which the main driving wheel is driven by the engine and the driven wheel is driven by an AC motor as described in
このような車両では、モータトルクやモータ回転数を急変させる必要が生じた場合等、交流モータの駆動状態が変化して、特にd軸電流(ステータ電流)が変化した場合に、この変化に応じて界磁電流が変化する。界磁電流が変化すると、この変化に応じて発電機の界磁電圧にも変化が生じる。
しかしながら、システム電圧が小さい場合等、発電機が出力すべき必要電力を出力するための発電電圧指令値が小さく、界磁電流の変化量が発電機の界磁電圧を超えている場合、すなわち、界磁電流の変化量が発電機の界磁電圧で許容される値を超えている場合には、実際の発電機の界磁電圧と発電電圧指令値が大きく乖離してしまうおそれがある。
In such a vehicle, when it is necessary to suddenly change the motor torque or the motor speed, the AC motor drive state changes, and particularly when the d-axis current (stator current) changes, As a result, the field current changes. When the field current changes, the generator field voltage also changes in accordance with this change.
However, when the system voltage is small, etc., when the generated voltage command value for outputting the necessary power to be output by the generator is small and the amount of change in the field current exceeds the field voltage of the generator, that is, If the amount of change in the field current exceeds the value allowed by the generator field voltage, the actual generator field voltage and the generated voltage command value may be significantly different.
実際の発電機の界磁電圧と発電電圧指令値が大きく乖離してしまうと、発電電圧指令値に対する実際の発電機の界磁電圧の応答性が低下してしまうため、実際の発電機の界磁電圧を短時間で発電電圧指令値へ追従させることが困難となる。
したがって、実際の発電機の界磁電圧が発電電圧指令値を追従するまでに時間を要してしまい、界磁電流の制御性が変動することとなり、界磁電流の制御性が安定せず、車両挙動の安定性が低下してしまうという問題が生じるおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、発電電圧指令値に対する実際の発電機の界磁電圧の応答性を向上させることにより、車両挙動の安定性を向上させることが可能な車両の発電機制御装置を提供することを課題とする。
If the actual generator field voltage and the generator voltage command value deviate greatly, the responsiveness of the actual generator field voltage to the generator voltage command value will be degraded. It becomes difficult to make the magnetic voltage follow the generated voltage command value in a short time.
Therefore, it takes time for the field voltage of the actual generator to follow the generated voltage command value, and the controllability of the field current will fluctuate, the controllability of the field current will not be stable, There is a risk that the stability of the vehicle behavior is lowered.
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and improves the stability of vehicle behavior by improving the responsiveness of the actual generator field voltage to the generated voltage command value. It is an object of the present invention to provide a generator control device for a vehicle that can be used.
前記課題を解決するために、本発明は、主駆動輪を駆動する主駆動源からの駆動力を動力源として発電する発電機の電力が、インバータを介して従駆動輪を駆動する交流モータへ供給される車両に備えられ、
前記発電機の発電電圧及び発電電流を、前記交流モータの駆動状態に応じて前記発電機が出力すべき必要電力を出力するための発電電圧指令値及び発電電流指令値に制御して発電機の電力を制御する車両の発電機制御装置であって、
前記インバータの交流側から前記交流モータへ供給されるd軸電流の変化量が、前記インバータの直流側の電圧で許容される値を超えていると判定すると、前記インバータの直流側の電圧が前記d軸電流の変化量を許容する値となるように、前記d軸電流の変化量に基づいて前記発電電圧指令値を制御することを特徴とする車両の発電機制御装置を提供するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to an AC motor in which electric power of a generator that generates power using a driving force from a main driving source that drives a main driving wheel as a power source drives a driven wheel via an inverter. Provided in the vehicle to be supplied,
The generated voltage and generated current of the generator are controlled to the generated voltage command value and generated current command value for outputting the necessary power to be output by the generator according to the driving state of the AC motor, and the generator A generator control device for a vehicle that controls electric power,
If it is determined that the amount of change in the d-axis current supplied from the AC side of the inverter to the AC motor exceeds the value permitted by the DC side voltage of the inverter, the DC side voltage of the inverter is A generator control device for a vehicle is provided that controls the generated voltage command value based on a change amount of the d-axis current so that a change amount of the d-axis current is allowed. .
本発明によれば、インバータの交流側から交流モータへ供給されるd軸電流の変化量が、インバータの直流側の電圧で許容される値を超えていると判定すると、インバータの直流側の電圧がd軸電流の変化量を許容する値となるように、d軸電流の変化量に基づいて発電電圧指令値を制御する。
このため、発電電圧指令値に対する、実際の発電機の界磁電圧の応答性を向上させることが可能となり、界磁電流制御の安定性を向上させることが可能となる。
その結果、交流モータから発生するモータトルクの安定性を向上させることが可能となり、車両挙動の安定性を向上させることが可能となる。
According to the present invention, when it is determined that the amount of change in the d-axis current supplied from the AC side of the inverter to the AC motor exceeds the value permitted by the DC side voltage of the inverter, the voltage on the DC side of the inverter The generated voltage command value is controlled based on the amount of change in the d-axis current so that becomes a value that allows the amount of change in the d-axis current.
For this reason, it becomes possible to improve the responsiveness of the field voltage of the actual generator with respect to the generated voltage command value, and to improve the stability of the field current control.
As a result, the stability of the motor torque generated from the AC motor can be improved, and the stability of the vehicle behavior can be improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第一実施形態)
(構成)
図1は、本実施形態の車両の発電機制御装置を備えた車両の概略装置構成図である。
図1中に示すように、本実施形態の車両の発電機制御装置は、エンジン1と、主駆動輪2と、発電機4と、インバータ6と、交流モータ8と、従駆動輪10とを有する車両に備えられている。
エンジン1は、内燃機関であり、主駆動輪2を駆動させる主駆動源を構成している。
また、エンジン1は、例えば、インテークマニホールドによって形成された吸気管路(図示せず)によって外気と連通しており、この吸気管路には、メインスロットルバルブ及びサブスロットルバルブ(共に図示せず)が介装されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
(Constitution)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle including a vehicle generator control device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the generator control device for a vehicle according to this embodiment includes an
The
Further, the
メインスロットルバルブは、アクセル開度指示装置であるアクセルペダルに連結されており、アクセルペダルの踏み込み量等に応じて開閉することにより、その開度が調整制御される構成となっている。アクセルペダルには、アクセル開度を検出するアクセルセンサが設けられており、アクセルセンサは、検出したアクセル開度を含む情報信号を、エンジンコントローラ12に送信する機能を有している。
The main throttle valve is connected to an accelerator pedal, which is an accelerator opening degree indicating device, and is configured to be adjusted and controlled by opening and closing according to the amount of depression of the accelerator pedal. The accelerator pedal is provided with an accelerator sensor for detecting the accelerator opening, and the accelerator sensor has a function of transmitting an information signal including the detected accelerator opening to the
エンジンコントローラ12は、アクセルセンサ及び4WDコントローラ14に接続されており、アクセルセンサが検出したアクセル開度と、4WDコントローラ14から送信された信号に基づいて、メインスロットルバルブを電気的に調整制御してメインスロットル開度を調整し、エンジン1の駆動状態を制御する機能を有している。
サブスロットルバルブは、アクチュエータとしてステップモータを備えており、ステップモータのステップ数に応じた回転角により、そのサブスロットル開度が調整制御される構成となっている。また、サブスロットルバルブには、スロットルセンサ(図示せず)が設けられており、このスロットルセンサによって検出されるサブスロットル開度検出値に基づいて、ステップモータのステップ数がフィードバック制御される構成となっている。
The
The sub-throttle valve includes a step motor as an actuator, and the sub-throttle opening is adjusted and controlled by a rotation angle corresponding to the number of steps of the step motor. The sub-throttle valve is provided with a throttle sensor (not shown), and the number of steps of the step motor is feedback-controlled based on the detected value of the sub-throttle opening detected by the throttle sensor. It has become.
ここで、サブスロットルバルブのサブスロットル開度を、メインスロットルバルブのメインスロットル開度以下等に調整することにより、運転者によるアクセルペダルの操作とは独立して、エンジン1の出力トルクTeを減少させることが可能な構成となっている。つまり、サブスロットルバルブの開度を調整する制御が、エンジン1による主駆動輪2の加速スリップを抑制する駆動力制御となる。
Here, by adjusting the sub throttle opening of the sub throttle valve to be equal to or less than the main throttle opening of the main throttle valve, the output torque Te of the
また、エンジン1は、エンジン1の回転数Neを検出するエンジン回転数検出センサ(図示せず)を備えている。エンジン回転数検出センサは、後述する4WDコントローラ14に接続されており、エンジン1の回転数Neを検出すると、この検出したエンジン回転数Neを含む情報信号を、4WDコントローラ14に送信する機能を有している。
主駆動輪2は、左右前輪2L、2Rによって構成されている。
左右前輪2L、2Rには、それぞれ、前輪速センサ16FL、16FRが設けられている。
各前輪速センサ16FL、16FRは、共に、4WDコントローラ14に接続されており、それぞれ、対応する左右前輪2L、2Rの回転速度を検出し、検出した回転速度に応じたパルス信号を含む情報信号を、4WDコントローラ14に送信する機能を有している。
The
The main drive wheel 2 is composed of left and right
Front wheel speed sensors 16FL and 16FR are provided on the left and right
Each front wheel speed sensor 16FL, 16FR is connected to the
エンジン1と左右前輪2L、2Rとの間には、変速機としてのトランスミッション及びディファレンシャルギア18が介装されており、エンジン1が駆動すると、エンジン1の出力トルクTeが、トランスミッション及びディファレンシャルギア18を介して、左右前輪2L、2Rに伝達される構成となっている。
発電機4は、エンジン1の回転軸と無端ベルト20を介して連結された回転軸を有している。発電機4の回転軸は、エンジン1の出力トルクTeの一部が、無端ベルト20を介して発電機4に伝達されることにより、エンジン1の回転数Neにプーリ比を乗じた回転数で回転して、電力を発電する構成となっている。すなわち、発電機4は、エンジン1の動力によって駆動され、電力を発電させる構成となっている。
A transmission and a
The
また、発電機4は、回転軸の回転数を検出する発電機回転数検出手段(図示せず)を有しており、発電機回転数検出手段が検出した回転軸の回転数は、発電機4の回転数Ngとして、4WDコントローラ14へ出力される。
ここで、発電機4が発電する電力は、発電機4の回転数Ngと界磁電流Ifgの大きさから決定される。界磁電流Ifgの大きさは、後述するように、発電機4に接続された4WDコントローラ14によって制御され、この制御された界磁電流Ifgに応じて、発電機4は、エンジン1に対する負荷となり、その負荷トルクに応じた発電を行う。すなわち、発電機4が発電する電力の大きさは、4WDコントローラ14によって制御される構成となっている。
Further, the
Here, the electric power generated by the
発電機4が発電した電力は、電線22及びインバータ6を介して交流モータ8に供給可能となっている。電線22の途中には、ジャンクションボックス24が設けられている。
ジャンクションボックス24内には、インバータ6と発電機4とを接続・遮断するリレーが設けられている。そして、このリレーが接続されている状態で、発電機4から供給された電力は、インバータ6内で3相電流に変換されて交流モータ8を駆動する。すなわち、インバータ6は、発電機4が発電した電力を駆動源として、交流モータ8を駆動する機能を有している。また、インバータ6は、4WDコントローラ14に接続されている。
The electric power generated by the
In the
交流モータ8は、界磁巻線式のモータによって形成されており、従駆動輪10を駆動させる従駆動源を構成している。また、交流モータ8は、4WDコントローラ14に接続されている。
また、交流モータ8は、界磁巻線を有するロータ(図示せず)と、回転磁界を発生させるための3相(U相、V相、W相)巻線が倦回されたステータ(図示せず)を備えており、ロータが有する界磁巻線に電流を流すことで発生する磁界と、ステータに倦回された3相巻線から発生する回転磁界との相互作用によって、回転運動を行う構成となっている。
The
The
ここで、車両が回生制動時である場合等、ロータが外力によって回転させられる場合には、上述した両磁界の相互作用によって、3相巻線の両端に起電力が発生するため、交流モータ8は発電動作を行う構成となっている。
交流モータ8の駆動軸は、減速機26、クラッチ28及びデフ30を介して、従駆動輪10に接続可能となっている。したがって、交流モータ8は、交流モータ8の駆動軸が従駆動輪10に接続された状態で、従駆動輪10を駆動させる構成となっている。
Here, when the rotor is rotated by an external force, such as when the vehicle is in regenerative braking, an electromotive force is generated at both ends of the three-phase winding due to the interaction between the two magnetic fields described above. Is configured to generate electricity.
The drive shaft of the
従駆動輪10は、左右後輪10L、10Rによって構成されている。
左右後輪10L、10Rには、それぞれ、後輪速センサ32RL、32RRが設けられている。各後輪速センサ32RL、32RRは、共に4WDコントローラ14に接続されており、それぞれ、対応する左右後輪10L、10Rの回転速度を検出し、検出した回転速度に応じたパルス信号を含む情報信号を、4WDコントローラ14に送信する機能を有している。
The driven wheel 10 is composed of left and right
Rear wheel speed sensors 32RL and 32RR are provided on the left and right
クラッチ28は、例えば、湿式多板クラッチによって形成されており、交流モータ8から左右後輪10L、10Rまでのトルク伝達経路に介装されている。なお、本実施形態においては、クラッチ28を、湿式多板クラッチとした場合について説明するが、これに限定されるものではなく、クラッチ28を、例えば、油圧クラッチや電磁クラッチ、または、パウダークラッチやポンプ式クラッチとしてもよい。
The clutch 28 is formed by, for example, a wet multi-plate clutch, and is interposed in a torque transmission path from the
また、クラッチ28は、4WDコントローラ14から出力されるクラッチ制御指令に応じて、接続状態または解放状態となる。クラッチ28が接続状態となると、交流モータ8の駆動軸が左右後輪10L、10Rに接続され、車両は四輪駆動状態となり、左右前輪2L、2R及び左右後輪10L、10Rが駆動輪となる。クラッチ28が解放状態となると、交流モータ8の駆動軸と左右後輪10L、10Rとの接続が解除され、車両は二輪駆動状態となり、左右前輪2L、2Rのみが駆動輪となる。
Further, the clutch 28 enters a connected state or a released state in accordance with a clutch control command output from the
図2は、パワーエレクトロニクス部の構成を示す図である。
図2中に示すように、パワーエレクトロニクス部は、発電機4と、インバータ6と、交流モータ8と、4WDコントローラ14とを備えている。
発電機4は、整流器34を介してインバータ6と接続されており、発電機側界磁回路36を有している。
整流器34とインバータ6との間には、発電機電流センサ38及び電圧センサ40が配置されている。発電機電流センサ38及び電圧センサ40は、共にジャンクションボックス24内に設けられている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the power electronics unit.
As shown in FIG. 2, the power electronics unit includes a
The
A generator
発電機電流センサ38は、発電機4からインバータ6の入力側へ供給される電流、すなわち、発電機電流を検出する機能を有しており、発電機電流センサ38が検出した発電機電流の検出信号は、4WDコントローラ14へ出力される。
電圧センサ40は、インバータ6の直流側の電圧を検出する機能を有しており、電圧センサ40が検出した直流側電圧の検出信号は、4WDコントローラ14へ出力される。
インバータ6は、その出力回路に交流モータ8が接続されており、インバータ6の入力回路には、小型キャパシタ42が並列に設置されて、コンデンサインプット型の回路が形成されている。
The generator
The
An
インバータ6の出力回路と交流モータ8との間には、V相電流センサ44及びW相電流センサ46が配置されている。
V相電流センサ44は、インバータ6の交流側から交流モータ8へ出力されるV相電流を検出する機能を有しており、V相電流センサ44が検出したV相電流の検出信号は、4WDコントローラ14へ出力される。
W相電流センサ46は、インバータ6の交流側から交流モータ8へ出力されるW相電流を検出する機能を有しており、W相電流センサ46が検出したW相電流の検出信号は、4WDコントローラ14へ出力される。
A V-phase
The V-phase
The W-phase
発電機側界磁回路36は、定電圧電源48と、発電機側界磁コイル50を備えており、4WDコントローラ14から出力された発電機制御信号に応じて、発電機界磁電流の大きさを制御する機能を有している。なお、本実施形態では、定電圧電源48として、車両に搭載された14Vバッテリを用いている。
交流モータ8は、モータ側界磁回路52を有しており、その駆動軸にレゾルバ54が連結されている。
レゾルバ54は、交流モータ8が有するロータの回転角度位置θを検出する機能を有しており、レゾルバ54が検出したロータの回転角度位置θは、ロータ回転角度位置信号として4WDコントローラ14へ出力される。
The generator-
The
The
ここで、V相電流センサ44が検出したV相電流の検出信号と、W相電流センサ46が検出したW相電流の検出信号と、レゾルバ54が検出したロータ回転角度位置信号には、インバータ6の交流側から交流モータ8へ供給されるd軸(磁束成分)電流とq軸(トルク成分)電流が含まれている。そして、d軸電流とq軸電流は、それぞれ、独立して検出され、4WDコントローラ14へ出力される。
モータ側界磁回路52は、モータ側界磁コイル56を備えており、発電機4が発電した電圧を電源として、モータ側界磁回路52に流れるモータ界磁電流を制御する機能を有している。また、モータ側界磁回路52は、定電圧電源として、発電機側界磁回路36が備える定電圧電源48を共用している。
Here, the detection signal of the V-phase current detected by the V-phase
The motor-
モータ側界磁コイル56には、モータ界磁電流センサ58が設けられており、このモータ界磁電流センサ58は、モータ側界磁回路52を流れるモータ界磁電流を検出する機能を有している。モータ界磁電流センサ58が検出したモータ界磁電流の検出信号は、4WDコントローラ14へ出力される。
4WDコントローラ14は、例えば、マイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成されており、発電機側界磁回路36へ発電機界磁電圧信号を出力する機能と、モータ側界磁回路52へモータ界磁電圧信号を出力する機能と、インバータ6へ3相スイッチングパルス信号を出力する機能を有している。
The motor
The
図3は、発電機側界磁回路36の構成図である。
図3中に示すように、この発電機側界磁回路36は、界磁電流電源として、定電圧電源48または発電機4自身の出力電圧(システム電圧)を選択する構成が適用されており、界磁電流電源の陽極側を発電機側界磁コイル50に接続して、トランジスタ60をスイッチングするように構成されている。この場合、システム電圧Vgがバッテリ電圧Vbを下回っている状態では、他励領域となってバッテリ電圧Vbが発電機側界磁コイル50の電源となり、発電機4の出力が増加してシステム電圧Vgがバッテリ電圧Vb以上となると、自励領域となって発電機4の出力電圧Vgが選択されて発電機側界磁コイル50の電源となる。すなわち、システム電圧Vg及びバッテリ電圧Vbのうち、大きい方の電圧を電源電圧とすることにより、界磁電源電圧が0[V]となることを防止している。また、界磁電流値を、システム電圧に応じて増大することが可能となるため、発電機出力の大幅な増加が可能となっている。
FIG. 3 is a configuration diagram of the generator-
As shown in FIG. 3, the generator-
図4及び図5は、モータ側界磁回路52の構成図である。
なお、図5は、図4に示すモータ側界磁回路52を簡略化して示す構成図である。
図4及び図5中に示すように、このモータ側界磁回路52は、発電機側界磁回路36と同様に、界磁電流電源として、定電圧電源48またはシステム電圧を選択する構成が適用されており、モータ側界磁回路52と同様に、システム電圧及びバッテリ電圧のうち、大きい方の電圧を電源電圧とすることにより、界磁電源電圧が0[V]となることを防止している。
また、モータ側界磁回路52の構成は、公知のHブリッジ回路を含むことにより、4WDコントローラ14から出力されたモータ制御信号によって、モータ側界磁回路52に逆電圧がかけられた場合にも対応可能な構成となっている。
4 and 5 are configuration diagrams of the motor-
FIG. 5 is a schematic diagram showing the motor-
As shown in FIGS. 4 and 5, the motor-
In addition, the configuration of the motor-
図6は、4WDコントローラ14の詳細を示すブロック図である。
図6中に示すように、4WDコントローラ14は、目標モータトルク演算部14A、発電機供給電力演算部14B、発電電流指令演算部14C、モータ制御部14D、TCS制御部14E、クラッチ制御部14F、許容電圧判定部14G、発電機制御部14H、モータ電流指令値演算部14Iを備えている。
目標モータトルク演算部14Aは、主駆動輪2及び従駆動輪10の車輪速度信号に基づいて算出される主駆動輪2と従駆動輪10との車輪速度差と、アクセルペダル開度とから、モータトルク指令値Tr*を算出する。
FIG. 6 is a block diagram showing details of the
As shown in FIG. 6, the
The target
発電機供給電力演算部14Bは、モータトルク指令値Tr*とモータ回転数Nmに基づいて、発電機供給電力Pgを、以下に示す式(1)により演算する。
Pg=Tr*×Nm/Иm…(1)
ここで、Иmはインバータ効率である。すなわち、発電機供給電力Pgは、トルク指令値Ttとモータ回転数Nmとの積により求められた、モータに必要な電力Pm(=Tr*×Nm)よりも、インバータ効率Иmの分、多い値となる。なお、モータ回転数Nmは、レゾルバ54が検出したロータの回転角度位置θに基づいて算出される。
The generator supply
Pg = Tr * × Nm / Иm (1)
Here, Иm is the inverter efficiency. That is, the generator supply power Pg is larger by the inverter efficiency Иm than the electric power Pm (= Tr * × Nm) required for the motor, which is obtained by the product of the torque command value Tt and the motor rotation speed Nm. It becomes. The motor rotational speed Nm is calculated based on the rotational angle position θ of the rotor detected by the
発電電流指令演算部14Cは、発電機供給電力演算部14Bで算出された発電機供給電力Pgと、発電機制御部14Hで算出される発電電圧指令値Vdc*に基づいて、発電電流指令値idc*を、以下に示す式(2)により演算する。
Idc*=Pg/Vdc*…(2)
そして、発電電流指令演算部14Cは、上述した式(2)によって演算した発電電流指令値idc*を、発電機制御信号として発電機4へ出力する。
The generated current
Idc * = Pg / Vdc * (2)
Then, the generated current
図7は、モータ制御部14Dの詳細を示すブロック図である。
図7中に示すように、モータ制御部14Dは、モータ界磁電流指令値算出部100と、モータ界磁電流フィードバック制御部102と、PI制御部104と、Duty制御部106から構成されている。
モータ界磁電流指令値算出部100では、モータ回転数Nmと、目標モータトルク演算部14Aで算出されたモータトルク指令値Tr*と、予め格納されたモータ界磁電流指令値特性マップに基づいて、モータ界磁電流指令値If*を算出する。そして、算出したモータ界磁電流指令値If*を、モータ界磁電流フィードバック制御部102へ出力する。
FIG. 7 is a block diagram showing details of the motor control unit 14D.
As shown in FIG. 7, the motor control unit 14D includes a motor field current command
The motor field current command
モータ界磁電流フィードバック制御部102では、モータ界磁電流指令値If*と、界磁電流Ifから、フィードバック制御によって両者の偏差ΔIfを算出し、この算出した偏差ΔIfをPI制御部104へ出力する。
なお、本実施形態では、界磁電流Ifを、モータ界磁電流センサ58が検出したモータ界磁電流とするが、これに限定されるものではなく、界磁電流Ifを、予め用意されたマップや演算式等から推定してもよい。
The motor field current
In this embodiment, the field current If is the motor field current detected by the motor field
PI制御部104では、モータ界磁電流指令値If*と界磁電流Ifとの偏差ΔIfが入力されると、この偏差ΔIfに対してPI制御を行った後、PI制御が行われた偏差ΔIfをDuty制御部106へ出力する。
Duty制御部106では、PI制御が行われたモータ界磁電流指令値If*と界磁電流Ifとの偏差ΔIfが入力されると、界磁電圧Vfを用いてPI制御が行われた偏差ΔIfに対するDuty制御を行ってモータ制御信号を生成する。そして、この生成したモータ制御信号を、モータ側界磁回路52へ出力する。
When the deviation ΔIf between the motor field current command value If * and the field current If is input, the
When
ここで、界磁電圧Vfは、モータ側界磁回路52に入力される電圧である。
TCS制御部14Eは、図示しないエンジントルク制御コントローラ(ECM)からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Tet、左右前輪の回転速度Vfr、Vfl及び車速に基づいて、公知の方法により、ECMに対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Teを送り返すことにより、前輪トラクションコントロール制御を行う。
Here, the field voltage Vf is a voltage input to the motor-
The
クラッチ制御部14Fは、クラッチ28の状態を制御し、四輪駆動状態と判定している間は、クラッチ28を接続状態に制御する。
許容電圧判定部14Gは、d軸電流の変化量が、インバータ6の直流側の電圧で許容される値を超えているか否かを判定する。
ここで、d軸電流の変化量は、d軸電流とd軸電流指令値との偏差に基づいて検出する。具体的には、d軸電流指令値id**からd軸電流idを引いて両者の偏差を求めることにより、d軸電流の変化量Δidを検出する。d軸電流指令値id**の演算については、後述する。
The
Allowable
Here, the amount of change in the d-axis current is detected based on the deviation between the d-axis current and the d-axis current command value. Specifically, the d-axis current change amount Δid is detected by subtracting the d-axis current id from the d-axis current command value id ** to obtain a deviation between the two. The calculation of the d-axis current command value id ** will be described later.
そして、検出したd軸電流の変化量Δidを、電圧指令値Vdcと比較し、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdcを超えている、すなわち、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdcで許容される値を超えていると判定すると、発電機制御部14Hのd軸電流変化量検出部108及び第一電圧指令値算出部110を起動する。
一方、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdc以下である、すなわち、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdcで許容される値を超えていないと判定した場合、四輪駆動状態における処理を継続する。
Then, the detected change amount Δid of the d-axis current is compared with the voltage command value Vdc, and the change amount Δid of the d-axis current exceeds the voltage command value Vdc, that is, the change amount Δid of the d-axis current is the voltage command value. If it is determined that the value allowed by the value Vdc is exceeded, the d-axis current change
On the other hand, when it is determined that the change amount Δid of the d-axis current is equal to or less than the voltage command value Vdc, that is, the change amount Δid of the d-axis current does not exceed the value permitted by the voltage command value Vdc, the four-wheel drive state Continue processing at.
図8は、発電機制御部14Hの詳細を示すブロック図である。
図8中に示すように、発電機制御部14Hは、d軸電流変化量検出部108と、第一電圧指令値算出部110と、第二電圧指令値算出部112と、セレクトハイ部114を備えている。
d軸電流変化量検出部108では、許容電圧判定部14Gと同様の手順により、d軸電流idとd軸電流指令値id**との偏差に基づいて、d軸電流の変化量Δidを検出する。そして、検出したd軸電流の変化量Δidを、第一電圧指令値算出部110へ出力する。
FIG. 8 is a block diagram showing details of the
As shown in FIG. 8, the
The d-axis current change
第一電圧指令値算出部110では、d軸電流変化量検出部108において検出されたd軸電流の変化量Δidを、予め格納された第一許容電圧指令値特性マップに適用する。そして、インバータ6の直流側の電圧がd軸電流の変化量Δidを許容する値となるような、第一電圧指令値V1dc*を算出し、この算出した第一電圧指令値V1dc*を、セレクトハイ部114へ出力する。
The first voltage command
一方、第二電圧指令値算出部112では、モータトルク指令値Tr*と、モータ回転数Nmと、発電機4の回転数Ngを、予め格納された第二許容電圧指令値特性マップに適用して、第二電圧指令値V2dc*を算出し、この算出した第二電圧指令値V2dc*を、セレクトハイ部114へ出力する。
セレクトハイ部114では、第一電圧指令値算出部110から出力された第一電圧指令値V1dc*と、第二電圧指令値算出部112から出力された第二電圧指令値V2dc*とをセレクトハイし、このセレクトハイした値を、発電電圧指令値Vdc*として発電電流指令演算部14Cへ出力する。すなわち、第一電圧指令値V1dc*と第二電圧指令値V2dc*とを比較し、第一電圧指令値V1dc*と第二電圧指令値V2dc*のうち、大きい方の電圧指令値を、発電電圧指令値Vdc*として発電電流指令演算部14Cへ出力する。
On the other hand, the second voltage command
The select
ここで、図9及び図10を参照して、第一電圧指令値算出部110における第一電圧指令値V1dc*を算出について説明する。
図9は、交流モータ8のd軸等価回路を示す図であり、図10は、d軸電流idと、界磁電流Ifと、界磁電圧Vfとの関係を示す図である。
図9及び図10中に示すように、d軸電流idに、d軸電流の変化量Δid分の変化が生じると、d軸電流と界磁電流Ifとの相互インダクタンスMdに発生する磁束Φが変化するため、電磁誘導の法則により誘起起電力が発生して、磁束Φの変化を妨げる方向にd軸電流idが誘導される。
Here, the calculation of the first voltage command value V1dc * in the first voltage command
FIG. 9 is a diagram showing a d-axis equivalent circuit of
As shown in FIGS. 9 and 10, when the d-axis current id is changed by a change amount Δid, the magnetic flux Φ generated in the mutual inductance Md between the d-axis current and the field current If is changed. Therefore, an induced electromotive force is generated according to the law of electromagnetic induction, and the d-axis current id is induced in a direction that prevents the change of the magnetic flux Φ.
このとき、界磁電流Ifは、d軸電流の変化量Δidに応じて、その変化をキャンセルするように制御されるが、誘導される起電力に対して、界磁電圧Vfが十分でない場合、すなわち、d軸電流の変化量Δidが界磁電流Ifの変化量ΔIfを超えている場合は、変化量Δidが変化量ΔIfで許容されない。したがって、界磁電圧Vfと電圧指令値Vdcとの乖離が大きくなり、界磁電圧Vfが電圧指令値Vdcに追従するまでに、時間がかかってしまうという問題が発生する。
この問題に対し、本実施形態では、d軸電流の変化量Δidに対する界磁電圧Vfが十分でない場合に、第一電圧指令値算出部110における第一電圧指令値V1dc*の算出によって、発電機4の発電量を増加させて、十分な界磁電圧Vfを確保することにより、上述した問題を解決する。
At this time, the field current If is controlled so as to cancel the change according to the change amount Δid of the d-axis current, but when the field voltage Vf is not sufficient for the induced electromotive force, That is, when the change amount Δid of the d-axis current exceeds the change amount ΔIf of the field current If, the change amount Δid is not allowed as the change amount ΔIf. Therefore, the difference between the field voltage Vf and the voltage command value Vdc becomes large, and there arises a problem that it takes time until the field voltage Vf follows the voltage command value Vdc.
With respect to this problem, in the present embodiment, when the field voltage Vf with respect to the change amount Δid of the d-axis current is not sufficient, the generator is calculated by calculating the first voltage command value V1dc * in the first voltage command
図11及び図12は、モータ電流指令値演算部14Iの詳細を示すブロック図である。
図11中に示すように、モータ電流指令値演算部14Iは、許容d軸変化量算出部116と、d軸電流目標値演算部118と、q軸電流目標値演算部120と、d軸電流指令値制限部122と、q軸電流指令値演算部124から構成されている。
許容d軸変化量算出部116では、界磁電圧Vdcと定電圧電源48の電圧(14V)とを比較して大きい方の電圧を求め、この求めた電圧(界磁電源電圧)に基づいて、界磁電圧Vdcで許容可能なd軸電流の許容変化量Δidaを算出する。同時に、以下に示す式(3)に基づいて、d軸電流の許容変化量Δidaの符号を決定する。
Δida=id*−id…(3)
すなわち、id*>idであれば、Δidaの符号は「+」となり、id*<idであれば、Δidaの符号は「−」となる。
11 and 12 are block diagrams showing details of the motor current command value calculation unit 14I.
As shown in FIG. 11, the motor current command value calculation unit 14I includes an allowable d-axis change
The allowable d-axis
Δida = id * −id (3)
That is, if id *> id, the sign of Δida is “+”, and if id * <id, the sign of Δida is “−”.
d軸電流目標値演算部118では、モータトルク指令値Tr*とモータ回転数Nmを、予め格納されたd軸電流目標値特性マップ(id*マップ)に適用して、d軸電流目標値id*を算出する。そして、この算出したd軸電流目標値id*を、d軸電流指令値制限部122とq軸電流指令値演算部124へ出力する。
q軸電流目標値演算部120では、モータトルク指令値Tr*とモータ回転数Nmを、予め格納されたq軸電流目標値特性マップ(iq*マップ)に適用して、q軸電流目標値iq*を算出する。そして、この算出したq軸電流目標値iq*を、q軸電流指令値演算部124へ出力する。
d軸電流指令値制限部122では、許容d軸変化量算出部116で算出されたd軸電流の許容変化量Δidaと、d軸電流idとを加算し、この加算した値に対してd軸電流目標値id*によってリミット処理を行い、d軸電流指令値id**を演算する。
The d-axis current target
The q-axis current target
The d-axis current command
すなわち、d軸電流指令値制限部122は、許容電圧判定部14Gによって、d軸電流の変化量Δidが、インバータ6の直流側の電圧で許容される値を超えていると判定されると、d軸電流idがd軸電流の変化量Δidを超えないように、界磁電源電圧に基づいて、d軸電流指令値id**を制限する処理を行う。
そして、この演算したd軸電流指令値id**を、3相スイッチングパルス信号に加算してインバータ6へ出力する。この場合、d軸電流の許容変化量Δidaの符号に応じて、リミット処理を行う。
That is, when the d-axis current command
The calculated d-axis current command value id ** is added to the three-phase switching pulse signal and output to the
図12は、q軸電流指令値演算部124の詳細を示すブロック図である。
図12中に示すように、q軸電流指令値演算部124は、追従率算出部126と、q軸電流フィードバック制御部128と、積算部130と、加算部132から構成されている。
追従率算出部126では、d軸電流目標値id*とd軸電流指令値id**とから、q軸電流iqに対する追従率taを算出して、積算部130へ出力する。具体的には、以下に示す式(4)から、追従率taを算出する。
ta=id*/id**…(4)
FIG. 12 is a block diagram showing details of the q-axis current command
As shown in FIG. 12, the q-axis current command
The follow-up
ta = id * / id ** (4)
すなわち、d軸電流目標値id*とd軸電流指令値id**が等しい場合には、追従率taは「1」となる。
なお、追従率算出部126の構成を、d軸電流目標値id*と、d軸電流指令値id**と、予め格納された追従率特性マップに基づいて、追従率taを算出する構成としてもよい。
q軸電流フィードバック制御部128では、q軸電流目標値演算部120で算出されたq軸電流目標値iq*と、加算部132にて算出されるq軸電流指令値iq**とをフィードバック制御し、q軸電流目標値iq*とq軸電流指令値iq**との差分Δiqを算出して、この算出した差分Δiqを積算部130へ出力する。
積算部130では、追従率算出部126から出力された追従率taと、q軸電流フィードバック制御部128から出力された差分Δiqを積算し、この積算値taΔiqを加算部132へ出力する。
That is, when the d-axis current target value id * and the d-axis current command value id ** are equal, the follow-up rate ta is “1”.
The follow-up
The q-axis current
The
加算部132では、積算部130から出力された積算値taΔiqと、q軸電流目標値演算部120で算出されたq軸電流目標値iq*を加算し、この加算した値をq軸電流指令値iq**として、q軸電流フィードバック制御部128へ出力するとともに、3相スイッチングパルス信号に加算してインバータ6へ出力する。
すなわち、q軸電流指令値演算部124では、q軸電流iqの変化量が、d軸電流の変化量Δidを追従するように、d軸電流指令値id**に基づいてq軸電流指令値iq**を制限する処理を行う。
The adding
That is, in the q-axis current command
なお、上記のような、発電機供給電力演算部14Bは、交流モータ8の駆動状態に応じて、発電機4が発電すべき必要電力の発電目標値を演算する電力演算手段を構成している。
また、上記のような、発電電流指令演算部14C及び発電機制御部14Hは、発電機4の発電電圧及び発電電流を、上記必要電力を出力するための発電電圧指令値及び発電電流指令値に制御して、発電機4の電力を制御する電力制御手段を構成している。
The generator supply
Further, the generated current
また、上記のような、V相電流センサ44、W相電流センサ46、レゾルバ54、d軸電流変化量検出部108は、インバータ6の交流側から交流モータ8へ供給されるd軸電流の変化量Δidを検出する、d軸電流変化量検出手段を構成している。
また、上記のような、電圧センサ40は、インバータ6の直流側の電圧を検出する、直流側電圧検出手段を構成している。
Further, the V-phase
Further, the
また、上記のような、許容電圧判定部14Gは、d軸電流の変化量Δidが、電圧指令値Vdc、すなわち、インバータ6の直流側の電圧で許容される値を超えているか否かを判定する、許容電圧判定手段を構成している。
また、上記のような、発電機制御部14Hは、許容電圧判定部14Gによって、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdcで許容される値を超えていると判定されると、電圧指令値Vdcがd軸電流の変化量Δidを許容する値となるように、発電電圧指令値を制御する発電電圧指令値制御手段を構成している。
Further, the allowable
Further, when the
また、上記のような、d軸電流指令値制限部122は、d軸電流idがd軸電流の変化量Δidを超えないように、インバータ6の直流側の電圧に基づいて、d軸電流指令値id**を制限するd軸電流指令値制限手段を構成している。
また、上記のような、q軸電流指令値演算部124は、q軸電流iqの変化量がd軸電流の変化量Δidを追従するように、d軸電流指令値id**に基づいて、q軸電流指令値を制限する、q軸電流指令値制限手段を構成している。
Further, the d-axis current command
Further, the q-axis current command
(動作)
次に、車両の発電機制御装置の動作について、図1から図12を参照して説明する。
車両の走行時において、例えば、路面μが小さいためや、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量が大きいなどの要因によって、エンジン1から左右前輪2L、2Rに伝達されたトルクが、路面反力限界トルクよりも大きくなると、つまり、主駆動輪2である左右前輪2L、2Rが加速スリップすると、クラッチ28が接続されると共に、その加速スリップ量に応じたモータトルクを出力するように発電機4が発電することで、車両が二輪駆動状態から四輪駆動状態に移行する。
(Operation)
Next, the operation of the vehicle generator control device will be described with reference to FIGS.
During traveling of the vehicle, for example, the torque transmitted from the
車両が四輪駆動状態で走行している状態において、モータトルクの急変や、交流モータ8の回転数が急変した場合等、交流モータ8の駆動状態が変化すると、d軸電流idに、d軸電流の変化量Δid分の変化が生じる。
d軸電流idにd軸電流の変化量Δid分の変化が生じると、許容電圧判定部14Gは、d軸電流の変化量Δidを電圧指令値Vdcと比較し、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdcで許容される値を超えていると判定すると、発電機制御部14Hのd軸電流変化量検出部108及び第一電圧指令値算出部110を起動する。
When the driving state of the
When a change corresponding to the change amount Δid of the d-axis current occurs in the d-axis current id, the allowable
そして、発電機制御部14Hにおいて、d軸電流変化量検出部108が、d軸電流指令値id**とd軸電流idとの偏差に基づいて、d軸電流の変化量Δidを検出する。また、第一電圧指令値算出部110が、インバータ6の直流側の電圧がd軸電流の変化量Δidを許容する値となるような、第一電圧指令値V1dc*を算出する。
次に、第一電圧指令値算出部110で算出された第一電圧指令値V1dc*を、モータトルク指令値Tr*と、モータ回転数Nmと、発電機4の回転数Ngとから算出した第二電圧指令値V2dc*と比較し、両者のうち、大きい方の電圧指令値を、発電電圧指令値Vdc*として発電電流指令演算部14Cへ出力する。
Then, in the
Next, the first voltage command value V1dc * calculated by the first voltage command
以下、第一電圧指令値V1dc*が、第二電圧指令値V2dc*よりも大きい電圧である場合、すなわち、第一電圧指令値V1dc*が、発電電圧指令値Vdc*として発電電流指令演算部14Cへ出力される場合について説明する。
一方、モータ電流指令値演算部14Iでは、界磁電圧Vdcと定電圧電源48の電圧のうち大きい方の電圧が許容可能なd軸電流の許容変化量Δidaに対し、d軸電流目標値id*によってリミット処理を行い、d軸電流指令値id**を演算する。そして、この演算したd軸電流指令値id**を、3相スイッチングパルス信号に加算してインバータ6へ出力する。
Hereinafter, when the first voltage command value V1dc * is larger than the second voltage command value V2dc *, that is, the first voltage command value V1dc * is generated as the generated voltage command value Vdc *, and the generated current
On the other hand, in the motor current command value calculation unit 14I, the d-axis current target value id * is compared with the allowable change amount Δida of the d-axis current, which can be the larger of the field voltage Vdc and the voltage of the constant
また、モータ電流指令値演算部14Iは、追従率taと、q軸電流目標値iq*とq軸電流指令値iq**との差分Δiqと、q軸電流目標値演算部120で算出されたq軸電流目標値iq*に基づいて、q軸電流指令値iq**を算出し、この算出したq軸電流指令値iq**を、3相スイッチングパルス信号に加算してインバータ6へ出力する。
3相スイッチングパルス信号が入力されたインバータ6は、3相スイッチングパルス信号に加算されたd軸電流指令値id**及びq軸電流指令値iq**に基づいて、インバータ6の交流側から交流モータ8へ供給される、d軸電流id及びq軸電流iqを制御する。
The motor current command value calculation unit 14I is calculated by the follow-up rate ta, the difference Δiq between the q-axis current target value iq * and the q-axis current command value iq **, and the q-axis current target
The
したがって、d軸電流の変化量Δidが電圧指令値Vdcで許容される値を超えていると判定された場合であっても、インバータ6の直流側の電圧がd軸電流の変化量Δidを許容する値となるように、発電電圧指令値Vdc*が制御される。
このため、発電電圧指令値Vdc*に対する、実際の発電機4の界磁電圧の応答性を向上させることが可能となり、界磁電流制御の安定性を向上させることが可能となる。
Therefore, even when it is determined that the change amount Δid of the d-axis current exceeds the value allowed by the voltage command value Vdc, the voltage on the DC side of the
For this reason, it becomes possible to improve the responsiveness of the actual field voltage of the
(応用例)
なお、本実施形態の車両の発電機制御装置では、d軸電流指令値制限部122において、許容d軸変化量算出部116で算出された許容可能なd軸電流の許容変化量Δidaと、d軸電流idとを加算し、この加算した値に対してd軸電流目標値id*によってリミット処理を行い、d軸電流指令値id**を演算したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、d軸電流指令値制限部122を形成せず、d軸電流の許容変化量Δidaとd軸電流idとを加算した値に対してリミット処理を行わずに、d軸電流指令値id**を演算してもよい。もっとも、本実施形態の発電機制御装置のように、d軸電流の許容変化量Δidaとd軸電流idとを加算した値に対して、d軸電流目標値id*によってリミット処理を行い、d軸電流指令値id**を演算することが、交流モータ8に過大な負荷が加わることが防止されるとともに、発電機4の発電量が増加するまでの間における、界磁制御の安定性を向上させることが可能となるため、好適である。
(Application example)
In the vehicle generator control device of this embodiment, the allowable change amount Δida of the allowable d-axis current calculated by the allowable d-axis change
また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、q軸電流指令値演算部124において、追従率taと、q軸電流目標値iq*とq軸電流指令値iq**との差分Δiqと、q軸電流目標値演算部120で算出されたq軸電流目標値iq*に基づいて、q軸電流指令値iq**を算出したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、q軸電流指令値演算部124を形成せず、q軸電流目標値iq*のみに基づいてq軸電流指令値iq**を算出してもよい。もっとも、本実施形態の発電機制御装置のように、追従率taと、差分Δiqと、q軸電流目標値iq*に基づいて、q軸電流指令値iq**を算出することが、d軸電流とq軸電流のバランスが崩れることを防止することが可能となるため、好適である。
In the vehicular generator control device of the present embodiment, the q-axis current command
また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、モータ側界磁回路52の構成を、4WDコントローラ14から出力されたモータ制御信号によって、モータ側界磁回路52に逆電圧がかけられた場合にも対応可能な構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、モータ側界磁回路52の構成を、逆電圧がかけられた場合には対応しない構成としてもよい。もっとも、本実施形態の発電機制御装置のように、モータ側界磁回路52の構成を、モータ側界磁回路52に逆電圧がかけられた場合にも対応可能な構成とすることが、交流モータの制御性を向上させることが可能となり、交流モータから発生するモータトルクの安定性を向上させることが可能となるため、好適である。
Further, in the vehicle generator control device of the present embodiment, the configuration of the motor-
また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、第二電圧指令値算出部112において、モータトルク指令値Tr*と、モータ回転数Nmと、発電機4の回転数Ngを、予め格納された第二許容電圧指令値特性マップに適用して、第二電圧指令値V2dc*を算出したが、これに限定されるものではない。すなわち、発電機4の回転数Ngを用いずに、第二電圧指令値V2dc*を算出してもよい。もっとも、本実施形態の発電機制御装置のように、発電機4の回転数Ngを用いて、第二電圧指令値V2dc*を算出することが、第二電圧指令値V2dc*を微調整することが可能となるため、好適である。
In the vehicle generator control device of this embodiment, the second voltage command
また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、主駆動源としてエンジン1を用いているが、主駆動源として交流モータ8を用いてもよい。
また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、左右前輪2L、2Rを主駆動輪とし、左右後輪10L、10Rを従駆動輪とする四輪駆動車に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、左右後輪10L、10Rを主駆動輪とし、左右前輪2L、2Rを従駆動輪とする車両に適用してもよい。
In the vehicle generator control device of the present embodiment, the
In the vehicle generator control device of the present embodiment, a case will be described in which the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle in which the left and right
また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、本発明を四輪駆動車に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前後方向に二輪以上の駆動輪を備え、一部の主駆動輪をエンジンで駆動し、残りの従駆動輪を交流モータで駆動する場合に本発明を適用してもよい。また、その他内燃機関等の回転駆動源によって回転駆動される発電機によって、車輪を駆動するための電動機を駆動する電動式駆動装置に、本発明を適用してもよい。 Further, in the vehicle generator control device of the present embodiment, the case where the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle has been described, but the present invention is not limited to this, and includes two or more drive wheels in the front-rear direction, The present invention may be applied to a case where some main drive wheels are driven by an engine and the remaining slave drive wheels are driven by an AC motor. In addition, the present invention may be applied to an electric drive device that drives an electric motor for driving wheels by a generator that is rotationally driven by a rotational drive source such as an internal combustion engine.
(第一実施形態の効果)
(1)本実施形態の車両の発電機制御装置では、インバータの交流側から交流モータへ供給されるd軸電流の変化量が、インバータの直流側の電圧で許容される値を超えていると判定すると、インバータの直流側の電圧がd軸電流の変化量を許容する値となるように、発電電圧指令値が制御される。
このため、発電電圧指令値に対する、実際の発電機の界磁電圧の応答性を向上させることが可能となり、界磁電流制御の安定性を向上させることが可能となる。
その結果、交流モータから発生するモータトルクの安定性を向上させることが可能となり、車両挙動の安定性を向上させることが可能となる。
(Effects of the first embodiment)
(1) In the vehicle generator control device of the present embodiment, when the change amount of the d-axis current supplied from the AC side of the inverter to the AC motor exceeds the value allowed by the DC side voltage of the inverter. When the determination is made, the generated voltage command value is controlled so that the voltage on the DC side of the inverter becomes a value that allows the change amount of the d-axis current.
For this reason, it becomes possible to improve the responsiveness of the field voltage of the actual generator with respect to the generated voltage command value, and to improve the stability of the field current control.
As a result, the stability of the motor torque generated from the AC motor can be improved, and the stability of the vehicle behavior can be improved.
(2)また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、d軸電流指令値制限部によって、d軸電流がd軸電流の変化量を超えないように、インバータの直流側の電圧に基づいて、d軸電流指令値が制限される。
その結果、d軸電流指令値が、交流モータに求められるd軸電流を超えることが防止されるため、交流モータに過大な負荷が加わることが防止される。
また、交流モータと比較して応答性の低い発電機の制御において、発電機の発電量が増加するまでの間における、界磁制御の安定性を向上させることが可能となり、交流モータから発生するモータトルクの安定性を向上させることが可能となる。
(2) Further, in the vehicle generator control device of this embodiment, the d-axis current command value limiting unit is based on the voltage on the DC side of the inverter so that the d-axis current does not exceed the amount of change in the d-axis current. Thus, the d-axis current command value is limited.
As a result, the d-axis current command value is prevented from exceeding the d-axis current required for the AC motor, thereby preventing an excessive load from being applied to the AC motor.
In addition, in the control of a generator that is less responsive than an AC motor, it is possible to improve the stability of field control until the amount of power generated by the generator increases, and the motor torque generated from the AC motor It becomes possible to improve stability.
(3)また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、q軸電流指令値演算部によって、q軸電流の変化量がd軸電流の変化量を追従するように、d軸電流指令値に基づいて、q軸電流指令値が制限される。
その結果、d軸電流とq軸電流のバランスが崩れ、交流モータの誘起電圧が上昇することを防止することが可能となり、交流モータの制御が破綻することを防止することが可能となる。
(3) Further, in the vehicle generator control device of the present embodiment, the d-axis current command value is calculated by the q-axis current command value calculation unit so that the change amount of the q-axis current follows the change amount of the d-axis current. Based on the q-axis current command value is limited.
As a result, it is possible to prevent the d-axis current and the q-axis current from being out of balance, preventing the induced voltage of the AC motor from increasing, and preventing the control of the AC motor from failing.
(4)また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、モータ側界磁回路の構成を、4WDコントローラから出力されたモータ制御信号によって、モータ側界磁回路に逆電圧がかけられた場合にも対応可能な構成としている。
その結果、上述した(1)及び(2)の効果に加え、更に交流モータの制御性を向上させることが可能となり、交流モータから発生するモータトルクの安定性を向上させることが可能となる。
(5)また、本実施形態の車両の発電機制御装置では、d軸電流の変化量を、d軸電流とd軸電流指令値との偏差に基づいて検出している。
その結果、電流センサ等の簡易な構成によって、d軸電流の変化量を検出することが可能となる。
(4) Also, in the vehicle generator control device of the present embodiment, the configuration of the motor-side field circuit is configured so that a reverse voltage is applied to the motor-side field circuit by the motor control signal output from the 4WD controller. It is the structure which can respond also to.
As a result, in addition to the effects (1) and (2) described above, the controllability of the AC motor can be further improved, and the stability of the motor torque generated from the AC motor can be improved.
(5) Further, in the vehicle generator control device of the present embodiment, the change amount of the d-axis current is detected based on the deviation between the d-axis current and the d-axis current command value.
As a result, the amount of change in the d-axis current can be detected with a simple configuration such as a current sensor.
1 エンジン
2 主駆動輪
4 発電機
6 インバータ
8 交流モータ
10 従駆動輪
12 エンジンコントローラ
14 4WDコントローラ
16 前輪速センサ
18 ディファレンシャルギア
20 無端ベルト
22 電線
24 ジャンクションボックス
26 減速機
28 クラッチ
30 デフ
32 後輪速センサ
34 整流器
36 発電機側界磁回路
38 発電機電流センサ
40 電圧センサ
42 小型キャパシタ
44 V相電流センサ
46 W相電流センサ
48 定電圧電源
50 発電機側界磁コイル
52 モータ側界磁回路
54 レゾルバ
56 モータ側界磁コイル
58 モータ界磁電流センサ
60 トランジスタ
100 モータ界磁電流指令値算出部
102 モータ界磁電流フィードバック制御部
104 PI制御部
106 Duty制御部
108 d軸電流変化量検出部
110 第一電圧指令値算出部
112 第二電圧指令値算出部
114 セレクトハイ部
116 許容d軸変化量算出部
118 d軸電流目標値演算部
120 q軸電流目標値演算部
122 d軸電流指令値制限部
124 q軸電流指令値演算部
126 追従率算出部
128 q軸電流フィードバック制御部
130 積算部
132 加算部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記交流モータの駆動状態に応じて前記発電機が出力すべき必要電力を演算する電力演算手段と、
前記発電機の発電電圧及び発電電流を、前記必要電力を出力するための発電電圧指令値及び発電電流指令値に制御して前記発電機の電力を制御する電力制御手段と、を備えた車両の発電機制御装置であって、
前記インバータの交流側から前記交流モータへ供給されるd軸電流の変化量を検出するd軸電流変化量検出手段と、
前記インバータの直流側の電圧を検出する直流側電圧検出手段と、
前記d軸電流の変化量が、前記インバータの直流側の電圧で許容される値を超えているか否かを判定する許容電圧判定手段と、を備え、
前記電力制御手段は、前記許容電圧判定手段によって前記d軸電流の変化量が前記インバータの直流側の電圧で許容される値を超えていると判定されると、前記インバータの直流側の電圧が前記d軸電流の変化量を許容する値となるように、前記d軸電流の変化量に基づいて前記発電電圧指令値を制御する発電電圧指令値制御手段を有することを特徴とする車両の発電機制御装置。 A main drive source that drives the main drive wheel, a generator that generates power using the driving force from the main drive source as a power source, and an AC motor that drives the driven wheel by supplying power from the generator via an inverter And provided in a vehicle having
Power calculating means for calculating the necessary power to be output by the generator according to the driving state of the AC motor;
A power control means for controlling the power of the generator by controlling the generated voltage and generated current of the generator to a generated voltage command value and a generated current command value for outputting the necessary power; A generator control device,
D-axis current change amount detecting means for detecting a change amount of a d-axis current supplied from the AC side of the inverter to the AC motor;
DC side voltage detection means for detecting the DC side voltage of the inverter;
An allowable voltage determining means for determining whether or not the amount of change in the d-axis current exceeds a value allowable for the DC side voltage of the inverter;
When the allowable voltage determination means determines that the amount of change in the d-axis current exceeds a value allowed for the DC side voltage of the inverter, the power control means determines that the DC side voltage of the inverter is Power generation of a vehicle, characterized by comprising power generation voltage command value control means for controlling the power generation voltage command value based on the amount of change in the d-axis current so as to be a value allowing the amount of change in the d-axis current. Machine control device.
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