JP2009213335A - Generator controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機の界磁を制御することで、発電機の発電電圧値を目標電圧値とする発電機制御装置に関するものである。 The present invention relates to a generator control device that controls a field of a generator to set a generated voltage value of the generator as a target voltage value.
従来、発電機の制御を行う際、PI制御に基づき発電機の界磁を制御することで、例えば、PI制御により発電機の界磁巻線への制御出力を演算して、その制御出力を界磁巻線に供給することで、発電機の発電電圧値を目標電圧値とする発電機制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
上述した従来の発電機制御装置では、条件によらず速くかつ安定して応答するように条件により比例ゲインおよび積分ゲインを変更できるロジックになっている。例えば、発電機の回転数に応じて、回転数が大きい場合は回転数が小さい場合よりも大きくなるように、比例ゲインおよび積分ゲインを変更していた。このように回転数が大きいほど比例ゲインおよび積分ゲインを高くするという構造になっていたため、低回転時で応答が遅くなりやすく、高回転時に応答が不安定になりやすいという問題があった。 The above-described conventional generator control device has a logic that can change the proportional gain and the integral gain according to conditions so as to respond quickly and stably regardless of the conditions. For example, in accordance with the rotational speed of the generator, the proportional gain and the integral gain are changed so that when the rotational speed is large, it is larger than when the rotational speed is small. As described above, since the proportional gain and the integral gain are increased as the rotational speed is increased, there is a problem that the response is likely to be slow at low speed and the response is likely to be unstable at high speed.
本発明の目的は上述した問題点を解消して、条件に左右されにくく、広範囲の条件で速くかつ安定して応答できる発電機制御装置を提供しようとするものである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a generator control device that is less affected by conditions and can respond quickly and stably over a wide range of conditions.
本発明の第1発明に係る発電機制御装置は、発電機の界磁を制御することで、発電機の発電電圧値を目標電圧値とする発電機制御装置において、エンジンまたは発電機の回転数が大きい場合には、エンジンまたは発電機の回転数が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを小さくすることを特徴とするものである。好適な実施例として、前記エンジンまたは前記発電機の回転数に応じて、回転数が大きければ大きいほど小さくなるように、前記制御に用いる比例ゲインおよび積分ゲインを変化させることがある。 A generator control device according to a first aspect of the present invention is a generator control device that controls a field of a generator to set a generator voltage value of the generator as a target voltage value. Is larger, the proportional gain used for the control is made smaller than when the engine or generator has a smaller number of revolutions. As a preferred embodiment, the proportional gain and the integral gain used for the control may be changed so as to decrease as the rotational speed increases, depending on the rotational speed of the engine or the generator.
また、本発明の第2発明に係る発電機制御装置は、発電機の界磁を制御することで、発電機の発電電圧値を目標電圧値とする発電機制御装置において、負荷電流の電流値が大きい場合には、負荷電流が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを小さくすることを特徴とするものである。好適な実施例として、前記負荷電流の電流値に応じて、電流値が大きければ大きいほど小さくなるように、前記制御に用いる比例ゲインおよび積分ゲインを変化させることがある。 The generator control device according to the second invention of the present invention is a generator control device that controls the field of the generator to set the generator voltage value of the generator as a target voltage value. Is larger, the proportional gain used for the control is smaller than when the load current is small. As a preferred embodiment, the proportional gain and integral gain used for the control may be changed so that the larger the current value is, the smaller the current value is, depending on the current value of the load current.
さらに、本発明の第3発明に係る発電機制御装置は、発電機の界磁を制御することで、発電機の発電電圧値を目標電圧値とする発電機制御装置において、界磁電流又は界磁電圧が大きい場合には、界磁電流又は界磁電圧が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを大きくすることを特徴とするものである。好適な実施例として、前記界磁電流または前記界磁電圧の電流値または電圧値に応じて、電流値または電圧値が大きければ大きいほど大きくなるように、前記制御に用いる比例ゲインおよび積分ゲインを変化させることがある。 Furthermore, the generator control device according to the third aspect of the present invention is a generator control device that controls the field of the generator so that the generator voltage value of the generator is a target voltage value. When the magnetic voltage is large, the proportional gain used for the control is increased as compared with the case where the field current or the field voltage is small. As a preferred embodiment, the proportional gain and integral gain used for the control are set so that the larger the current value or voltage value is, the larger the current value or voltage value is, according to the current value or voltage value of the field current or field voltage. May change.
さらにまた、本発明の第4発明に係る発電機制御装置は、発電機の界磁を制御することで、発電機の発電電圧値を目標電圧値とする発電機制御装置において、(1)エンジンまたは発電機の回転数が大きい場合には、エンジンまたは発電機の回転数が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを小さくすること、および、(2)負荷電流の電流値が大きい場合には、負荷電流が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを小さくすること、および、(3)界磁電流又は界磁電圧が大きい場合には、界磁電流又は界磁電圧が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを大きくすること、を特徴とするものである。 Furthermore, the generator control device according to the fourth aspect of the present invention is the generator control device that controls the field of the generator to set the generator voltage value of the generator as a target voltage value. (1) Engine Or, when the rotational speed of the generator is large, the proportional gain used for control is made smaller than when the rotational speed of the engine or generator is small, and (2) when the current value of the load current is large , Reducing the proportional gain used for control compared to when the load current is small, and (3) when the field current or field voltage is large, compared to when the field current or field voltage is small, The proportional gain used for control is increased.
本発明では、(1)エンジンまたは発電機の回転数が大きい場合には、エンジンまたは発電機の回転数が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを小さくすること、および/または、(2)負荷電流の電流値が大きい場合には、負荷電流が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを小さくすること、および/または、(3)界磁電流又は界磁電圧が大きい場合には、界磁電流又は界磁電圧が小さい場合に比べ、制御に用いる比例ゲインを大きくすることで、条件に左右されにくく、広範囲の条件で速くかつ安定して応答できる発電機制御装置を得ることができる。 In the present invention, (1) when the rotation speed of the engine or generator is large, the proportional gain used for control is made smaller than when the rotation speed of the engine or generator is small, and / or (2) When the current value of the load current is large, the proportional gain used for control is made smaller than when the load current is small, and / or (3) when the field current or field voltage is large, By increasing the proportional gain used for control compared to when the magnetic current or field voltage is small, it is possible to obtain a generator control device that is less affected by conditions and can respond quickly and stably over a wide range of conditions.
以下、図面を参照して、本発明の発電機制御装置の実施態様を説明する。 Hereinafter, embodiments of the generator control device of the present invention will be described with reference to the drawings.
<本発明の発電機制御装置を好適に適用できる四輪駆動車両について>
図1は本発明の発電機制御装置を好適に適用できる四輪駆動車両の一例を説明するための図である。図1に示す例において、左右前輪1L、1Rが、内燃機関であるエンジン2によって駆動させる主駆動輪であり、左右後輪3L、3Rが、モータ4によって駆動可能な従駆動輪である。
<About a four-wheel drive vehicle to which the generator control device of the present invention can be preferably applied>
FIG. 1 is a view for explaining an example of a four-wheel drive vehicle to which the generator control device of the present invention can be suitably applied. In the example shown in FIG. 1, the left and right front wheels 1 </ b> L and 1 </ b> R are main drive wheels that are driven by the
エンジン2の出力トルクTeは、トランスミッション及びデファレンスギヤ5を通じて左右前輪1L、1Rに伝達される。また、エンジン2の出力トルクTeの一部は、無端ベルト6を介して発電機7に伝達されることで、発電機7は、エンジン2の回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Ngで回転する。発電機7は、4WDコントローラ8によって調整される界磁電流Ifgに応じてエンジン2に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。この発電機7の発電電力の大きさは、回転数Ngと界磁電流Ifgとの大きさにより決定される。なお、発電機7の回転数Ngは、エンジン2の回転数Neからプーリ比に基づき演算することができる。発電機7が発電した電力は、インバータ9を介してモータ4に供給可能となっている。モータ4の駆動軸は、減速機11及びクラッチ12を介して後輪3L、3Rに接続可能となっている。なお、本例のモータ4は交流モータである。また、図中の符号13はデファレンスギヤを示す。
The output torque Te of the
各車輪1L、1R、3L、3Rには、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRは、対応する車輪1L、1R、3L、3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として4WDコントローラ8に出力する。4WDコントローラ8は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、各車輪速センサ27FL〜27RRで検出される車輪速度信号、モータ4に連結されたレゾルバの出力信号、アクセルペダルの踏み込み量に相当するアクセル開度等の情報が入力される。
Each
図2は発電機7における界磁制御の一例を説明するための回路図である。図2に示す例において、7aは発電機7の電機子コイル、7bは界磁コイル、7cはスイッチング素子、7dはバッテリである。そして、PI制御に基づき界磁コイル7bを流れる界磁電流Ifgを制御することで、発電機7の発電で夏値Vgが目標電圧値となるよう制御している。
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining an example of field control in the
なお、上述した例では、本発明の発電機制御装置を四輪駆動車両に適用する例を示したが、本発明の発電機制御装置は他の発電機にも適用できることはいうまでもない。 In the above-described example, the example in which the generator control device of the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle has been shown, but it goes without saying that the generator control device of the present invention can also be applied to other generators.
<本発明の発電機制御装置の説明>
以下、本発明の発電機制御装置の特徴部分について説明する。図3〜図5はそれぞれ本発明の発電機制御装置の一例の概念を説明するための図である。ここでは、PI制御(フィードバック制御)に用いる比例ゲインおよび積分ゲインを変更するに際し、図3に示す例ではエンジンまたは発電機の回転数について検討した例を、図4に示す例は負荷電流の電流値について検討した例を、図5に示す例では界磁電流の電流値または界磁電圧の電圧値を検討した例を、それぞれ示している。
<Description of Generator Control Device of the Present Invention>
Hereafter, the characteristic part of the generator control apparatus of this invention is demonstrated. 3-5 is a figure for demonstrating the concept of an example of the generator control apparatus of this invention, respectively. Here, when changing the proportional gain and integral gain used for PI control (feedback control), the example shown in FIG. 3 examines the rotation speed of the engine or generator, and the example shown in FIG. An example in which the value is examined, and the example shown in FIG. 5 shows an example in which the current value of the field current or the voltage value of the field voltage is examined.
<第1発明の説明>
図3に示す例では、回転数が大の場合の曲線と回転数が小の場合の曲線とを比較してみると、同じ界磁電流の変化に対し、回転数が大きいほど電圧は変化しやすい(言い換えると大きく変化する)ことがわかる。このとき、回転数が大きければ大きいほど小さくなるように(言い換えるとゲインを下げるように)、比例ゲインおよび積分ゲインを変化させる制御を考える。この制御を行うと、回転数が大きいときは比例ゲインおよび積分ゲインが小さくなり、同じ界磁電流に対する電圧の変化量は小さくなる。その結果、この制御を行ったときは、回転数が変わっても電圧の変化のばらつきが少なくなる。
<Description of the first invention>
In the example shown in FIG. 3, when comparing the curve when the rotation speed is large and the curve when the rotation speed is small, the voltage changes as the rotation speed increases for the same field current change. It turns out that it is easy (in other words, it changes a lot). At this time, a control is considered in which the proportional gain and the integral gain are changed so as to decrease as the rotational speed increases (in other words, to decrease the gain). When this control is performed, when the rotational speed is large, the proportional gain and the integral gain become small, and the amount of change in voltage with respect to the same field current becomes small. As a result, when this control is performed, variations in voltage change are reduced even if the rotational speed is changed.
<第2発明の説明>
図4に示す例では、界磁が大の場合の曲線と界磁が小の場合の曲線とを比較してみると、負荷電流が大きいほど電圧が変化しやすい(言い換えると大きく変化する)ことがわかる。このとき、負荷電流が大きければ大きいほど小さくなるように(言い換えるとゲインを下げるように)、比例ゲインおよび積分ゲインを変化させる制御を考える。この制御を行うと、負荷電流が大きいときは比例ゲインおよび積分ゲインが小さくなり、負荷電流によらず界磁の変化量が小さくなる。その結果、この制御を行ったときは、負荷電流が変わっても、界磁の変化のばらつきが少なくなる。
<Description of the second invention>
In the example shown in FIG. 4, when the curve when the field is large is compared with the curve when the field is small, the voltage is likely to change as the load current increases (in other words, changes greatly). I understand. At this time, a control is considered in which the proportional gain and the integral gain are changed so that the larger the load current, the smaller the load current (in other words, the lower the gain). When this control is performed, when the load current is large, the proportional gain and the integral gain become small, and the amount of change in the field becomes small regardless of the load current. As a result, when this control is performed, even if the load current changes, the variation in the field change is reduced.
<第3発明の説明>
図5に示す例では、界磁の曲線を検討してみると、同じ界磁の変化量に対し界磁が大きいほど電圧が変化しにくくなる(言い換えると小さく変化する)ことがわかる。このとき、界磁が大きければ大きいほど大きくなるように(言い換えるとゲインを挙げるように)、比例ゲインおよび積分ゲインを変化させる制御を考える。この制御を行うと、界磁(界磁電圧または界磁電流)が大きいときは比例ゲインおよび積分ゲインが大きくなり、界磁が変わっても電圧の変化のばらつきが少なくなる。
<Description of the third invention>
In the example shown in FIG. 5, when the field curve is examined, it can be seen that the voltage is less likely to change (in other words, the change is small) as the field increases with respect to the same field change amount. At this time, a control is considered in which the proportional gain and the integral gain are changed so as to increase as the field increases (in other words, increase the gain). When this control is performed, the proportional gain and integral gain increase when the field (field voltage or field current) is large, and variations in voltage change are reduced even when the field changes.
図3〜図5に示す本発明の発電機制御装置では、回転数(第1発明)、負荷電流(第2発明)、界磁電流または界磁電圧(第3発明)などの条件が変化しても、それらの条件に左右されにくくなり、広範囲の条件で速くかつ安定して応答できるようになる。また、上述した例では、回転数(図3)、負荷電流(図4)、界磁電流または界磁電圧(図5)の条件をそれぞれ単独で使用して、比例ゲインおよび積分ゲインを変化させたが、これらの3つの条件すべてを使用して、比例ゲインおよび積分ゲインを変化させることもできる(第4発明)。このようにして、3つの条件すべてを使用して、比例ゲインおよび積分ゲインを変化させた第4発明では、いずれか単独の第1発明〜第3発明に比べて、よりPI制御の精度を向上させることができる。 In the generator control device of the present invention shown in FIGS. 3 to 5, conditions such as the rotational speed (first invention), load current (second invention), field current or field voltage (third invention) change. However, it becomes difficult to be influenced by those conditions, and it becomes possible to respond quickly and stably in a wide range of conditions. In the example described above, the proportional gain and integral gain are changed by using the conditions of the rotation speed (FIG. 3), load current (FIG. 4), field current or field voltage (FIG. 5) independently. However, it is also possible to change the proportional gain and the integral gain using all these three conditions (fourth invention). In this way, in the fourth invention in which the proportional gain and the integral gain are changed using all three conditions, the PI control accuracy is further improved as compared with any one of the first to third inventions. Can be made.
図6は本発明の発電機制御装置の一例を説明するためのブロック図である。図6に示す例において、31はエンジン、32は発電機、33は負荷、34は比較器、35はPI制御演算部、36はDUTY演算部であり、これらの構成は従来のものと同様である。本発明の発電機制御装置の特徴は、PI制御演算部35に、比例ゲインおよび積分ゲインを変更するゲイン演算部37を設けた点である。図6に示す例では、発電機32の発電電圧と目標電圧との差分ΔVを比較器34で求める。求めた差分ΔVをPI制御演算部35で制御して、目標界磁電圧となる制御出力を求める。そして、求めた制御出力をDUTY演算部36で演算し、界磁DUTYを求める。求めた界磁DUTYを発電機32の界磁コイルに供給して、発電機32の制御を行っている。
FIG. 6 is a block diagram for explaining an example of the generator control device of the present invention. In the example shown in FIG. 6, 31 is an engine, 32 is a generator, 33 is a load, 34 is a comparator, 35 is a PI control calculation unit, and 36 is a DUTY calculation unit. is there. A feature of the generator control device of the present invention is that a
ここで、PI制御演算部35における、比例制御の比例項VfpはVfp=Kp×ΔV(Kp:比例ゲイン)となり、積分制御の積分項VfiはVfi=Ki×ΔV×Δt+Vfiz(Ki:積分ゲイン、Vfiz:積分前回値)となる。これらの比例ゲインKpおよび積分ゲインKiを、エンジンまたは発電機の回転数、負荷電流値、界磁電流値または界磁電圧値を計測または推測し、それぞれよりゲインを補正する係数を算出し、その係数をもって補正する点が本発明の特徴となる。
Here, the proportional term Vfp of proportional control in the PI
図7は本発明の発電機制御装置におけるゲイン演算部37の一例を説明するためのブロック図である。図7に示す例では、回転数とゲイン補正係数K1との関係から回転数に対するゲイン補正係数K1を求め、負荷電流とゲイン補正係数K2との関係から負荷電流に対するゲイン補正係数K2を求め、界磁電圧または界磁電流とゲイン補正係数K3との関係から界磁に対するゲイン補正係数K3を求める。ここで、回転数とゲイン補正係数K1との関係は、回転数が大きければ大きいほどゲイン補正係数K1が小さくなり、負荷電流とゲイン補正係数K2との関係は、負荷電流が大きければ大きいほどゲイン補正係数K2が小さくなり、界磁とゲイン補正係数K3との関係は、界磁が大きければ大きいほどゲイン補正係数K3が大きくなる。そして、基本ゲインKbに対しゲイン補正係数K1、K2、K3を使用して、制御に用いるゲインKをK=Kb*K1*K2*K3から求めている。実際には、比例ゲインKpおよび積分ゲインKiのそれぞれに対し、上述したゲイン補正係数K1〜K3を用いた補正を行っている。
FIG. 7 is a block diagram for explaining an example of the
本発明の発電機制御装置によれば、(1)エンジンまたは発電機の回転数に応じて、回転数が大きければ大きいほど小さくなるように、および/または、(2)負荷電流の電流値に応じて、電流値が大きければ大きいほど小さくなるように、および/または、(3)界磁電流または界磁電圧の電流値または電圧値に応じて、電流値または電圧値が大きければ大きいほど大きくなるように、PI制御に用いる比例ゲインおよび積分ゲインを変化させることで、条件に左右されにくく、広範囲の条件で速くかつ安定して応答できるため、四輪駆動車両に用いられる発電機をはじめとする種々の構成の発電機の発電機制御装置として好適に用いることができる。 According to the generator control device of the present invention, (1) depending on the number of revolutions of the engine or generator, the larger the number of revolutions, and / or (2) the current value of the load current. Accordingly, the larger the current value, the smaller the current value and / or (3) the larger the current value or voltage value, the larger the current value or voltage value depending on the current value or voltage value of the field current or field voltage. Therefore, by changing the proportional gain and integral gain used for PI control, it is less affected by conditions and can respond quickly and stably over a wide range of conditions. Therefore, it can be suitably used as a generator control device for generators having various configurations.
1L、1R 前輪
2 エンジン
3L、3R 後輪
4 モータ
6 ベルト
7 発電機
8 4WDコントローラ
9 インバータ
11 減速機
12 クラッチ
27FL、27FR、27RL、27RR 車輪速センサ
31 エンジン
32 発電機
33 負荷
34 比較器
35 PI制御演算部
36 DUTY演算部
37 ゲイン演算部
1L,
Claims (7)
Priority Applications (1)
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JP2008056748A JP2009213335A (en) | 2008-03-06 | 2008-03-06 | Generator controller |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009213335A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11221369B2 (en) | 2018-04-03 | 2022-01-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Charge-discharge control system for vehicle |
-
2008
- 2008-03-06 JP JP2008056748A patent/JP2009213335A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11221369B2 (en) | 2018-04-03 | 2022-01-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Charge-discharge control system for vehicle |
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