JP2010172139A - Device and method for drive controlling vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータで駆動輪を駆動可能な車両の駆動制御の技術に関する。 The present invention relates to a driving control technique for a vehicle capable of driving driving wheels with a motor.
車両の駆動制御装置としては、特許文献1に記載の装置がある。この装置では、エンジン(内燃機関)を停止する際に、第1モータが発電トルクでエンジンの停止力を発生する。その際、第1モータは、発電した電力をバッテリに供給して蓄電する。また、上記バッテリに電気的に接続した第2モータは、上記駆動輪に対し駆動及び回生可能となっている。
そして、バッテリへの入力電力がバッテリの許容値を超える場合には、消費電力が増大するように、電力授受回路の動作を制御する。
As a vehicle drive control device, there is a device described in
When the input power to the battery exceeds the allowable value of the battery, the operation of the power transfer circuit is controlled so that the power consumption increases.
上記駆動輪がスリップ状態からグリップ状態になることによる駆動輪の回転数急減や、スリップを抑制するトラクションコントロール作動時の駆動トルクの急制限により、駆動輪につながる第2モータの出力が急減する。この場合、エンジン出力を駆動出力用電力として取り出す第1モータの発電電力を第2モータが全て消費できず、余剰分がバッテリの入力になる。
このとき、低温時のバッテリは、回生電力受け入れ量が小さいため、上記余剰電力を受け取りきれず、第1モータ及び第2モータとバッテリとの間に位置するインバータや昇圧コンバータのコンデンサが受け止める場合がある。この場合、コンデンサ電圧が過剰に上昇して耐久性に影響が出る恐れがある。
本発明は、上記のような点に着目したものであり、バッテリ低温時におけるコンデンサ電圧の過剰発生を低減可能な車両の駆動制御を課題とする。
The output of the second motor connected to the drive wheel is suddenly reduced due to a sudden decrease in the rotational speed of the drive wheel due to the drive wheel changing from the slip state to the grip state and a sudden limit of the drive torque during the traction control operation for suppressing the slip. In this case, the second motor cannot consume all of the generated power of the first motor that extracts the engine output as drive output power, and the surplus becomes the battery input.
At this time, since the battery at low temperature has a small amount of regenerative power received, it cannot receive the surplus power, and the inverter or the boost converter capacitor positioned between the first motor and the second motor and the battery may receive it. is there. In this case, the capacitor voltage may rise excessively and affect the durability.
The present invention pays attention to the above points, and an object of the present invention is to control the driving of a vehicle that can reduce the occurrence of excessive capacitor voltage when the battery temperature is low.
上記課題を解決するために、本発明は、駆動輪を駆動するモータを備える。モータは、インバータを介してバッテリに電気的に接続する。そのインバータとバッテリとの間に昇圧機能を有するコンバータ及び平滑コンデンサを介装する。そして、上記コンバータの昇圧電圧目標値を、バッテリの温度が所定値より低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて低く制限する。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a motor that drives drive wheels. The motor is electrically connected to the battery via an inverter. A converter having a boosting function and a smoothing capacitor are interposed between the inverter and the battery. Then, the boosted voltage target value of the converter is limited to be lower when the battery temperature is lower than a predetermined value compared to when the battery temperature is high.
本発明によれば、バッテリ温度が低くバッテリの回生電力の受け入れ量が小さいときに、昇圧電圧を低く制限する。この結果、モータ発電電力がバッテリの回生電力受け入れ量を超過しても、昇圧電圧を抑えているため、平滑コンデンサが耐電圧内で一次的に受け止めることが出来る電力が増加する。
これによって、バッテリ低温時におけるコンデンサ電圧の過剰発生を低減可能となる。
According to the present invention, when the battery temperature is low and the amount of regenerative power received by the battery is small, the boosted voltage is limited to be low. As a result, even if the motor generated power exceeds the regenerative power acceptance amount of the battery, the boosted voltage is suppressed, so that the power that the smoothing capacitor can primarily receive within the withstand voltage increases.
As a result, it is possible to reduce the occurrence of excessive capacitor voltage when the battery temperature is low.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態におけるハイブリッド車両100を説明するための構成図である。
(構成)
本ハイブリッド車両100は、図1に示すように、エンジン110、動力分割機構120、第1モータMG1、MG2、減速機130、駆動軸140、及び車輪(駆動輪)150を備える。ハイブリッド車両100は、さらに、直流電圧発生部DVG、平滑コンデンサC0、第1及び第2インバータ20、30、エンジンコントローラ61、統合制御装置60、及び駆動制御装置50を備える。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a hybrid vehicle 100 in the present embodiment.
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle 100 includes an
また、ハイブリッド車両100は、アクセルペダルセンサ62、ブレーキペダルセンサ63、及び車速センサ64を備える。
アクセルペダルセンサ62は、運転者による加速指示としてのアクセル開度を検出し、検出信号を統合制御装置60に出力する。
ブレーキペダルセンサ63は、運転者による減速指示としてのブレーキ踏込み量を検出し、検出信号を統合制御装置60に出力する。
車速センサ64は、車輪の回転速度等のよって車速を検出し、検出信号を統合制御装置60に出力する。
The hybrid vehicle 100 includes an
The
The
The
統合制御装置60は、アクセル開度と車速とに基づき要求駆動力の目標値Power*を演算する。そして、統合制御装置60は、要求駆動力の目標値Power*に基づき、エンジン駆動トルク指令値、第1モータMG1のトルク指令値、第2モータMG2のトルク指令値を演算する。統合制御装置60は、エンジン駆動トルク指令値をエンジンコントローラ61に出力する。統合制御装置60は、第1モータMG1のトルク指令値、第2モータMG2のトルク指令値を、駆動制御装置50に出力する。また、統合制御装置60は、ブレーキ踏込み量に基づき要求制動力の目標値を演算する。そして、統合制御装置60は、要求制動力の目標値に基づき第2モータMG2の回生用の制御信号RGE(2)を演算して、駆動制御装置50に出力する。
The integrated
エンジンコントローラ61は、エンジン駆動トルク指令値に応じてエンジンの駆動力を制御する。
エンジン110は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関により構成する。エンジン110には、冷却水の温度を検知する冷却水温センサ112を設ける。冷却水温センサ112は、検出信号を駆動制御装置50に出力する。
The
The
動力分割機構120は、エンジン110の発生する動力を、駆動軸140への経路と第1モータMG1への経路とに分割可能な構成となっている。動力分割機構120としては、例えば、サンギヤ、プラネタリギヤ及びリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を採用すれば良い。この場合には、例えば、第1モータMG1のロータを中空とし、その中心にエンジン110のクランク軸を通す。これによって、動力分割機構120に対し、エンジン110と、第1モータMG1、MG2とを機械的に接続することができる。具体的には、第1モータMG1のロータをサンギヤに接続する。エンジン110の出力軸をプラネタリギヤに接続する。さらに、動力分割機構120の出力軸125をリングギヤに接続する。出力軸125は、第2モータMG2の回転軸とも接続する。そして、その出力軸125は、減速機130を介して駆動輪150を回転駆動するための駆動軸140に接続する。なお、第2モータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。
第1モータMG1は、電動機及び発電機の機能を併せ持つ。すなわち、第1モータMG1は、エンジン110によって駆動される発電機として動作する。また、第1モータMG1は、エンジン110の始動を行なう電動機として動作する。
同様に、第2モータMG2は、電動機及び発電機への機能を併せ持つ。すなわち、第2モータMG2は、その出力を、出力軸125及び減速機130を介して、駆動軸140に伝達する。すなわち、第2モータMG2は、車両駆動力発生用の電動機を構成する。さらに、第2モータMG2は、車輪150の回転方向と反対方向の出力トルクを発生することで、回生発電を行なう。
The first motor MG1 has both functions of an electric motor and a generator. That is, the first motor MG1 operates as a generator driven by the
Similarly, the second motor MG2 has both functions for an electric motor and a generator. That is, the second motor MG2 transmits its output to the
次に、第1モータMG1、MG2を駆動制御するための構成について説明する。
直流電圧発生部DVGは、バッテリB、平滑コンデンサC1、昇降圧コンバータ15を備える。
バッテリBとしては、ニッケル水素、リチウムイオン、鉛酸バッテリ等の二次電池を適用可能である。なお、バッテリBとして、電気二重層キャパシタ等を適用することも可能である。
Next, a configuration for driving and controlling the first motors MG1 and MG2 will be described.
The DC voltage generator DVG includes a battery B, a smoothing capacitor C1, and a step-up / down
As the battery B, a secondary battery such as a nickel metal hydride, lithium ion, or lead acid battery can be applied. An electric double layer capacitor or the like can be applied as the battery B.
ここで、電圧センサ10は、バッテリBが出力するバッテリ電圧Vbを検知する。電圧センサ10は、検出したバッテリ電圧Vbを駆動制御装置50に出力する。電流センサ11は、バッテリBに入出力するバッテリ電流Ibを検知する。電流センサ11は、検出した検出したバッテリ電流Ibを駆動制御装置50に出力する。また、温度センサ12は、バッテリBのバッテリ温度Tbを検出する。温度センサ12は、検出したバッテリ温度Tbを駆動制御装置50に出力する。なお、バッテリBの温度が局所的に異なる可能性がある。このため、温度センサ12は、バッテリBの複数箇所に設けてもよい。
Here, the
平滑コンデンサC1は、接地ライン5と電源ライン6との間に接続する。なお、バッテリBの正極端子と電源ライン6との間、ならびに、バッテリBの負極端子と接地ライン5との間には、リレー(図示せず)を設ける。このリレー(図示せず)は、車両運転時にオンとなり、車両運転停止時にオフとなる。
昇降圧コンバータ15(以下、単にコンバータとも記載する)は、リアクトルL1と、スイッチング制御される電力用半導体素子(以下、「スイッチング素子」と称する)Q1、Q2とを備える。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1及びQ2の接続ノードと電源ライン6との間に接続する。また、平滑コンデンサC0は、電源ライン7と接地ライン5の間に接続する。
The smoothing capacitor C <b> 1 is connected between the
The step-up / down converter 15 (hereinafter also simply referred to as a converter) includes a reactor L1 and power semiconductor elements (hereinafter referred to as “switching elements”) Q1 and Q2 that are controlled to be switched. Reactor L1 is connected between a connection node of switching elements Q1 and Q2 and power supply line 6. Further, the smoothing capacitor C 0 is connected between the power supply line 7 and the
電力用半導体スイッチング素子Q1及びQ2は、電源ライン7と接地ライン5との間に直列に接続する。電力用半導体スイッチング素子Q1及びQ2のオンオフは、駆動制御装置50からのスイッチング制御信号S1及びS2によって制御する。
ここで、スイッチング素子としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1、Q2に対しては、逆並列ダイオードD1、D2を配置しておく。本実施形態では、スイッチング素子としてIGBTを使用する場合を例にして説明する。他のスイッチング素子も同様である。
The power semiconductor switching elements Q1 and Q2 are connected in series between the power supply line 7 and the
Here, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like can be used as the switching element. Anti-parallel diodes D1 and D2 are arranged for switching elements Q1 and Q2. In the present embodiment, a case where an IGBT is used as a switching element will be described as an example. The same applies to other switching elements.
そして、後述の昇降圧コンバータ15によって、電源ライン7上の直流電圧を、バッテリBの出力電圧に固定することなく、可変制御することができる。これにより、第1モータMG1、MG2に印加する交流電圧の振幅を可変制御して、高効率のモータ制御が可能となる。
第1及び第2インバータ20及び30の直流電圧側は、共通の接地ライン5及び電源ライン7を介して、昇降圧コンバータ15に接続する。昇降圧コンバータ15、平滑コンデンサC0、及び第1、第2インバータ20、30は、電力授受回路を構成する。
The DC voltage on the power supply line 7 can be variably controlled without being fixed to the output voltage of the battery B by the step-up / down
The DC voltage sides of the first and
第1インバータ20は、U相アーム22と、V相アーム24と、W相アーム26とからなる。U相アーム22と、V相アーム24と、W相アーム26は、電源ライン7と接地ライン5との間に並列に設ける。各相アームは、電源ライン7と接地ライン5との間に直列接続したスイッチング素子から構成する。たとえば、U相アーム22は、スイッチング素子Q11、Q12からなり、V相アーム24は、スイッチング素子Q13、Q14からなり、W相アーム26は、スイッチング素子Q15、Q16からなる。また、スイッチング素子Q11〜Q16に対して、逆並列ダイオードD11〜D16をそれぞれ接続しておく。スイッチング素子Q11〜Q16のオンオフは、駆動制御装置50からのスイッチング制御信号S11〜S16によって制御する。
第1モータMG1は、固定子に設けたU相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1及びW相コイル巻線W1と、図示しない回転子とを備える。U相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1及びW相コイル巻線W1の一端は、中性点N1で互いに接続する。U相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1及びW相コイル巻線W1の他端は、第1インバータ20のU相アーム22、V相アーム24及びW相アーム26にそれぞれ接続する。第1インバータ20は、駆動制御装置50からのベクトル制御によるスイッチング制御信号S11〜S16に応答したスイッチング素子Q11〜Q16のオンオフ制御(スイッチング制御)によって、直流電圧発生部DVG及び第1モータMG1の間での双方向の電力変換を行なう。
First motor MG1 includes a U-phase coil winding U1, a V-phase coil winding V1 and a W-phase coil winding W1 provided on the stator, and a rotor (not shown). One ends of the U-phase coil winding U1, the V-phase coil winding V1, and the W-phase coil winding W1 are connected to each other at a neutral point N1. The other ends of the U-phase coil winding U1, the V-phase coil winding V1, and the W-phase coil winding W1 are connected to the
具体的には、第1インバータ20は、駆動制御装置50によるスイッチング制御に従って、電源ライン7から受ける直流電圧を3相交流電圧に変換する。そして、その変換した3相交流電圧を、第1モータMG1へ出力する。これにより、第1モータMG1は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、第1インバータ20は、エンジン110の出力を受けて、第1モータMG1が発電した3相交流電圧を駆動制御装置50によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換する。そして、その変換した直流電圧を電源ライン7へ出力する。
Specifically, the
第2インバータ30は、第1インバータ20と同様に構成しておく。第2インバータ30は、スイッチング制御信号S21〜S26によってオンオフ制御されるスイッチング素子Q21〜Q26及び、逆並列ダイオードD21〜D26を備える。
第2モータMG2は、第1モータMG1と同様に構成する。すなわち、第2モータMG2は、固定子に設けたU相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2及びW相コイル巻線W2と、図示しない回転子とを備える。第1モータMG1と同様に、U相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2及びW相コイル巻線W2の一端は、中性点N2で互いに接続する。U相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2及びW相コイル巻線W2の他端は、第2インバータ30のU相アーム32、V相アーム34及びW相アーム36とそれぞれ接続する。
The
The second motor MG2 is configured similarly to the first motor MG1. That is, the second motor MG2 includes a U-phase coil winding U2, a V-phase coil winding V2 and a W-phase coil winding W2 provided on the stator, and a rotor (not shown). Similarly to the first motor MG1, one ends of the U-phase coil winding U2, the V-phase coil winding V2, and the W-phase coil winding W2 are connected to each other at a neutral point N2. The other ends of the U-phase coil winding U2, the V-phase coil winding V2, and the W-phase coil winding W2 are connected to the
第2インバータ30は、駆動制御装置50からのベクトル制御によるスイッチング制御信号S21〜S26に応答したスイッチング素子Q21〜Q26のオンオフ制御(スイッチング制御)によって、直流電圧発生部DVG及び第2モータMG2の間での双方向の電力変換を行なう。
具体的には、第2インバータ30は、駆動制御装置50によるスイッチング制御に従って、電源ライン7から受ける直流電圧を3相交流電圧に変換する。そして、その変換した3相交流電圧を第2モータMG2へ出力する。これにより、第2モータMG2は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、第2インバータ30は、車両の回生制動時、車輪150からの回転力を受けて、第2モータMG2が発電した3相交流電圧を駆動制御装置50によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換する。そして、その変換した直流電圧を電源ライン7へ出力する。
The
Specifically, the
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド車両を運転する運転者によるフットブレーキ操作があった場合のおける回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。
第1モータMG1、MG2の各々に、電流センサ27及び回転角センサ(レゾルバ)28を設ける。各電流センサ27は、第1モータMG1、MG2のモータ電流MCRT(1)、MCRT(2)を検出し、検出信号を駆動制御装置50に供給する。ここで、三相電流iu、iv、iwの瞬時値の和は零である。したがって、電流センサ27は2相分のモータ電流(たとえば、V相電流iv及びW相電流iw)を検出するように配置すれば足りる。
The regenerative braking here means braking with regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle performs a foot brake operation, or turning off the accelerator pedal while driving, although the foot brake is not operated. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.
A
各回転角センサ28は、第1及び第2モータMG1、MG2の図示しない回転子のロータ回転角ロータ回転角θ(1)、θ(2)を検出する。回転角センサ28は、その検出信号を駆動制御装置50に供給する。駆動制御装置50では、回転角θに基づき第1及び第2モータMG1、MG2の回転数Nmt(回転角速度ω)を算出する。なお、「回転数」との文言は、特に説明がない限り単位時間当たり(代表的には毎分当たり)の回転数を指すものとする。
Each
さらに、駆動制御装置50は、統合制御装置60から、モータ指令としての、第1モータMG1のトルク指令値Tqcom(1)及び回生動作を示す制御信号RGE(1)、ならびに、第2モータMG2のトルク指令値Tqcom(2)及び回生動作を示す制御信号RGE(2)を入力する。
駆動制御装置50は、所定のプログラム処理に従って、上位の統合制御装置60から入力したモータ指令に基づき第1モータMG1、MG2が動作するように、昇降圧コンバータ15及び第1及び第2インバータ20、30のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号S1、S2(昇降圧コンバータ15)、S11〜S16(第1インバータ20)、及びS21〜S26(第2インバータ30)を生成する。このインバータ制御を行うために、駆動制御装置50は、第1インバータ20をベクトル制御する第1ベクトル制御部72及び、第2インバータ30をベクトル制御する第2ベクトル制御部73を備える。
Further, the
The
さらに、駆動制御装置50には、バッテリBの充電率(SOC:State of Charge)や充放電制限を示す入力可能電力Pin、Pout等の情報を入力する。これにより、駆動制御装置50は、バッテリBの過充電あるいは過放電が発生しないように、第1モータMG1、MG2での消費電力及び発電電力(回生電力)を必要に応じて制限する機能を有する。
ここで、本実施形態では、単一の駆動制御装置50によってインバータ制御におけるスイッチング周波数を切換える機構について説明したが、複数の制御装置の協調動作によって同様の制御構成を実現することも可能である。
Further, the
Here, in the present embodiment, the mechanism for switching the switching frequency in the inverter control by the single
次に、第1モータMG1、MG2の駆動制御における昇降圧コンバータ15及び第1及び第2インバータ20、30の動作について説明する。
駆動制御装置50は、昇降圧コンバータ15の昇圧動作時には、第1モータMG1、MG2の動作状態に応じて直流電圧VHの電圧指令値VHrefを設定する。ここで、上記直流電圧VHは、第1及び第2インバータ20、30の直流側電圧に相当する。この直流電圧VHを、以下「システム電圧VH」とも記載する。また、また、直流電圧VHの電圧指令値VHrefを、システム電圧指令値VHrefとも記載する。
Next, operations of the step-up / down
駆動制御装置50は、システム電圧指令値VHref及び電圧センサ13の検出値に基づいて、昇降圧コンバータ15の出力電圧がシステム電圧指令値VHrefと等しくなるように、スイッチング制御信号S1、S2を生成する。すなわち、システム電圧指令値VHrefを昇圧電圧目標値Vbo*として、昇降圧コンバータ15の出力電圧を制御する。
昇降圧コンバータ15は、昇圧動作時には、バッテリBから供給された直流電圧(バッテリ電圧)Vbを昇圧したシステム電圧VHを、第1及び第2インバータ20、30へ共通に供給する。より具体的には、駆動制御装置50からのスイッチング制御信号S1、S2に応答して、スイッチング素子Q1、Q2のデューティ比(オン期間比率)を設定し、昇圧比はデューティ比に応じたものとなる。
The
The step-up / down
また、昇降圧コンバータ15は、降圧動作時には、平滑コンデンサC0を介して第1及び第2インバータ20、30から供給された直流電圧(システム電圧)を降圧してバッテリBを充電する。より具体的には、駆動制御装置50からのスイッチング制御信号S1、S2に応答して、スイッチング素子Q1のみがオンする期間と、スイッチング素子Q1、Q2の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。
Further, during the step-down operation, the step-up / down
平滑コンデンサC0は、昇降圧コンバータ15からの直流電圧(システム電圧)を平滑化し、その平滑化した直流電圧を第1及び第2インバータ20、30へ供給する。電圧センサ13は、平滑コンデンサC0の両端の電圧、すなわち、システム電圧VHを検出し、その検出値を駆動制御装置50へ出力する。
電源ライン7からは、補機等の他の負荷170に対しても電力が供給される。たとえば、接地ライン5及び電源ライン7と負荷170との間に、システム電圧VHを補機動作電圧Vaに電圧変換するためのDC/DCコンバータ160を設ける。これによって、電源ライン7上の電力を負荷170により消費できる。負荷170は、たとえば、温水加熱用ヒータ、調温装置(エアコン)、ブロワモータ、デフロスタ用ヒータ等を含む。これらの負荷の動作状態(オンオフ設定、運転条件設定)等により、負荷170による消費電力は変化する。
The smoothing capacitor C0 smoothes the DC voltage (system voltage) from the step-up / down
Power is also supplied from the power line 7 to
第2インバータ30は、駆動制御装置50からのスイッチング制御信号S21〜S26に応答したスイッチング素子Q21〜Q26のオンオフ動作(スイッチング動作)により、トルク指令値Tqcom(2)に従ったトルクが出力されるように、第2モータMG2を駆動する。トルク指令値Tqcom(2)は、運転状況に応じた第2モータMG2への出力(トルク×回転数)要求に従って、正値(Tqcom(2)>0)、零(Tqcom(2)=0)、または負値(Tqcom(2)<0)に適宜設定される。
The
特にハイブリッド車両の回生制動時には、第2モータMG2のトルク指令値は負に設定される(Tqcom(2)<0)。この場合には、第2インバータ30は、スイッチング制御信号S21〜S26に応答したスイッチング動作により、第2モータMG2が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧(システム電圧)を平滑コンデンサC0を介して昇降圧コンバータ15へ供給する。
In particular, during regenerative braking of the hybrid vehicle, the torque command value of the second motor MG2 is set to a negative value (Tqcom (2) <0). In this case, the
また、第1インバータ20は、上記の第2インバータ30の動作と同様に、駆動制御装置50からのスイッチング制御信号S11〜S16に従ったスイッチング素子Q11〜Q16のオンオフ制御により、第1モータMG1が指令値に従って動作するように電力変換を行なう。
このように、駆動制御装置50は、トルク指令値Tqcom(1)、Tqcom(2)に従って第1及び第2モータMG1、MG2を駆動制御する。これによって、ハイブリッド車両100では、第2モータMG2での電力消費による車両駆動力の発生、第1モータMG1での発電によるバッテリBの充電電力または第2モータMG2の消費電力の発生、及び第2モータMG2での回生制動動作(発電)によるバッテリBの充電電力の発生を、車両の運転状態に応じて適宜に実行できる。
Similarly to the operation of the
In this way, the
すなわち、ハイブリッド車両100では、エンジン110は、運転者によるアクセルの操作量とは直接的には無関係に、その運転及び停止を制御する。具体的には、エンジン110は、車両走行状態(負荷、車速等)やバッテリBの充電状態に応じて、間欠的に運転され得る。これにより、車両駆動力源として、エンジン110及び第2モータMG2を、それぞれ単独または協同して動作させることによって、燃料消費向上や排気ガスを大幅に抑制することが可能になる。
このように、エンジン110は、走行中においても間欠駆動が行なわれることになり、頻繁に停止制御が行なわれるようになる。ここで、ハイブリッド車両100におけるエンジン停止制御について説明する。
That is, in the hybrid vehicle 100, the
As described above, the
ハイブリッド車両100では、エンジン110の停止時には、エンジン110における燃料噴射が停止する。また、特開平10−306739号公報の処理と同様に、第1モータMG1によりエンジン110の回転方向(正回転)とは逆方向のトルクを印加するエンジン停止制御が実行する。これにより、エンジン停止時に、エンジン回転数を速やかに低下させて共振領域を素早く通過させることができるので、ねじり共振の発生を防止することができる。この際における、第1モータMG1のトルク指令値Tqcom(1)は、予め実験的に求められた所望の減速度が得られる所定値(負値)に設定する。このときのトルク指令値は、固定値として設定してもよく、そのときのエンジン回転数に応じて可変となるように設定してもよい。
このようなエンジン停止制御では、第1モータMG1による負トルクの発生により、トルク×回転数に応じた発電電力が発生する。この発電電力は、第1インバータ20が直流電力に変換して、電源ライン7に供給する。なお、以下、本実施形態では、消費電力を正値で示し、発電電力を負値で示すこととする。
In hybrid vehicle 100, when
In such engine stop control, generation of negative torque by the first motor MG1 generates generated power corresponding to torque × rotation speed. This generated power is converted into DC power by the
次に、駆動制御装置50の処理のうち、平滑コンデンサ保護制御処理について図2を参照しつつ説明する。この処理は、所定サンプリング周期で作動する。
まずステップS10にて駆動輪150に所定以上の加速スリップをしているか否かを判定する。加速スリップしていると判定した場合にはステップS20に移行する。加速スリップしていないと判定すると、そのまま復帰する。この処理は、ABS制御などの他の処理の一部であっても良い。
加速スリップか否かは、例えば駆動輪150の車速と従動輪の車速の車速差に基づき車速差が所定以上の場合に加速スリップと判定する。
ステップS20では、平滑コンデンサ保護制御部70の処理を実施する。
次に、ステップS30では位相進み処理部71の処理を実行する。
その後復帰する。
Next, the smoothing capacitor protection control process among the processes of the
First, in step S10, it is determined whether or not the
Whether or not it is an acceleration slip is determined as an acceleration slip when the vehicle speed difference is greater than or equal to a predetermined speed based on, for example, the vehicle speed difference between the vehicle speed of the
In step S20, the process of the smoothing capacitor
Next, in step S30, the processing of the phase
Then return.
次に、平滑コンデンサ保護制御部70の処理を図3に示す処理ブロックを参照して説明する。
平滑コンデンサ保護制御部70は、昇圧電圧目標値制限処理部70A、第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70B、第2昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70C、第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70D、乗算部70E、加減算部70H及びIGBTキャリア周波数制限部70Gを備える。
Next, the processing of the smoothing capacitor
The smoothing capacitor
昇圧電圧目標値制限処理部70Aは、昇圧電圧目標値Vbo*及びバッテリ温度Tbを入力する。そして、図4に示すようなマップを使用して、バッテリ温度Tbに応じて係数K1(<1)を算出する。すなわち、係数K1は、所定閾値以下ではバッテリ温度Tbが低いほど高くなる。例えば、バッテリ温度Tbがゼロ℃(所定閾値)以上の場合には、K1=0とし、バッテリ温度Tbがゼロ℃(所定閾値)よりも低くなるほど係数K1が大きくなる。なお、所定閾値はゼロ℃である必要はない。
そして、下記式に基づき昇圧電圧制限値ΔVdownを算出する。
ΔVdown = K1 × Vbo*
The boost voltage target value
Then, the boost voltage limit value ΔVdown is calculated based on the following equation.
ΔVdown = K1 × Vbo *
次に、第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bについて説明する。
第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bは、インバータIGBT温度、コンバータIGBT温度、平滑コンデンサ温度を入力する。ここで、インバータIGBT温度は、例えば、第2インバータのインバータIGBT温度とする。インバータIGBT温度として、第1及び第2インバータ20,30のうち、インバータIGBT温度の高い方を採用しても良い。他の処理においても同様である。
Next, the first boosted voltage target value limit correction
The first boosted voltage target value limit correction
入力した各温度毎に、図5〜図7に示すマップを使用して、補正係数K2a、K2b、K2cを算出する。次に、その補正係数K2a、K2b、K2cのうちの最大値を係数aとする。またその補正係数K2a、K2b、K2cのうちの最小値を係数cとする。若しくは、入力した各温度の最大温度及び最小温度に基づき、図5に示すようなマップを使用して補正係数a、及びcを算出しても良い。ここで、図5〜図7に示すマップは、温度が低い場合に比べて温度が高い場合に大きな値となる。図3中、αは1未満である。
第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bは、演算した係数aを第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dに出力する。また、第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bは、演算した係数cをIGBTキャリア周波数制限部70Gに出力する。
Correction coefficients K2a, K2b, and K2c are calculated for each input temperature using the maps shown in FIGS. Next, the maximum value among the correction coefficients K2a, K2b, and K2c is set as a coefficient a. The minimum value among the correction coefficients K2a, K2b, and K2c is set as a coefficient c. Alternatively, the correction coefficients a and c may be calculated using a map as shown in FIG. 5 based on the input maximum temperature and minimum temperature. Here, the maps shown in FIGS. 5 to 7 have a larger value when the temperature is higher than when the temperature is low. In FIG. 3, α is less than 1.
The first boosted voltage target value limit correction
次に、第2昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Cについて説明する。
第2昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Cは、モータ温度を入力する。そして、図8に示すマップを使用して、補正係数bを算出する。図8に示すマップは、温度が低い場合に比べて温度が高い場合に大きな値となる。
第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dでは、補正係数a及びbのセレクトハイを行い、大きい方の係数dを乗算部70Eに出力する。
Next, the second boosted voltage target value limit correction coefficient calculation unit 70C will be described.
Second boosted voltage target value limit correction coefficient calculation unit 70C receives the motor temperature. Then, the correction coefficient b is calculated using the map shown in FIG. The map shown in FIG. 8 has a larger value when the temperature is higher than when the temperature is low.
The third boosted voltage target value limit correction
乗算部70Eでは、昇圧電圧制限値ΔVdownに第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dの出力値dを乗算して、昇圧電圧制限値ΔVdownを補正する。
ΔVdown ← d ×ΔVdown
これによって、昇圧電圧制限値ΔVdownは、インバータIGBT温度やモータ温度などが低い場合には、昇圧電圧制限値ΔVdownを小さくする。
加減算部70Hでは、昇圧電圧目標値Vbo*から補正後の昇圧電圧制限値ΔVdownを減算することで昇圧電圧目標値Vbo*を制限する。
Vbo_limit* =Vbo* −ΔVdown
また、IGBTキャリア周波数制限部70Gは、IGBTキャリア周波数目標値から係数cを減算してIGBTキャリア周波数の制限を行う。
The
ΔVdown ← d × ΔVdown
As a result, the boost voltage limit value ΔVdown is decreased when the inverter IGBT temperature, the motor temperature, or the like is low.
The
Vbo_limit * = Vbo * −ΔVdown
Further, the IGBT carrier
次に位相進み処理部71の処理を説明する。
位相進み処理部71は、位相進みと消費できる損失マップ(不図示)を、第一モータMG1と第二モータMG2でそれぞれ備える。
駆動輪150の加速スリップで発生する余剰電力をスリップ量に基づき算出する。
そして、算出した余剰電力から、上記第一モータMG1、第二モータMG2のそれぞれの損失マップを参照して、第一モータMG1、第二モータMG2のそれぞれの−d軸への位相進み量を算出する。そして、算出した位相進み量を駆動制御装置50の処理のうちの第1及び第2インバータのベクトル制御部72,73に出力する。
Next, processing of the phase
The phase
The surplus power generated by the acceleration slip of the
Then, referring to the respective loss maps of the first motor MG1 and the second motor MG2 from the calculated surplus power, the phase advance amount of each of the first motor MG1 and the second motor MG2 to the −d axis is calculated. To do. Then, the calculated phase advance amount is output to the
ここで、第1及び第2インバータのベクトル制御部72,73は、それぞれ制御対象のモータMG1、MG2へのトルク指令値に対する電流指令値を通常の効率最適、トルク最大運転点となるように、キャリア可変のPWM制御、過変調制御、矩形波制御等によるベクトル制御を実施する。ただし、位相進み処理部71から上記位相進み量を取得すると、電流指令値に対し、その位相進み量分だけ−d軸側へ位相を進めるように補正する。
Here, the
また、第1及び第2インバータ20,30のベクトル制御部72,73は、上記平滑コンデンサ保護制御部70によって制限後のIGBTキャリア周波数目標値を使用して制御する。
ここで、バッテリBの許容入力電力Pinは、電池状態(SOC及び/または電池温度等)に従って変化する。特に、バッテリ温度Tbが低温時には、内部抵抗の増大などにより、許容入力電力Pinは低下する。許容入力電力Pinは、別途設けたバッテリ制御用の制御装置から取得したり、バッテリ温度Tb、SOC等を引数とするマップを駆動制御装置50内に格納したりして、このマップの参照によって許容入力電力Pinを求めることが出来る。
Further, the
Here, the allowable input power Pin of the battery B changes according to the battery state (SOC and / or battery temperature, etc.). In particular, when the battery temperature Tb is low, the allowable input power Pin decreases due to an increase in internal resistance or the like. The allowable input power Pin is obtained from a separately provided control device for battery control, or a map with the battery temperature Tb, SOC, etc. as an argument is stored in the
また、エンジン停止制御による第1モータMG1の発電電力Pgは下記式で示すことが出来る。このとき、第1モータMG1の現在の回転数Nmt1及びMG1トルク指令値Tqcom(1)を使用する。
Pg=Nmt1・Tqcom(1)
ここで、エンジン停止制御時ではトルク指令値Tqcom(1)<0であるため、発電電力Pgは負値(Pg<0)である。
Further, the generated power Pg of the first motor MG1 by the engine stop control can be expressed by the following equation. At this time, the current rotation speed Nmt1 and MG1 torque command value Tqcom (1) of the first motor MG1 are used.
Pg = Nmt1 · Tqcom (1)
Here, since the torque command value Tqcom (1) <0 during engine stop control, the generated power Pg is a negative value (Pg <0).
第1モータMG1による発電電力がバッテリBに入力する経路における消費電力である全体消費電力Pttlは、第1モータMG1での損失電力Lmg1、第2モータMG2での実行電力Pmg2及び損失電力Lmg2、第1及び第2インバータ20、30での損失電力Liv1、Liv2、昇降圧コンバータ15での損失電力Lcv、平滑コンデンサC0での蓄積電力変化ΔPc、及び負荷170での補機消費電力Paの和として求めることが出来る。
The total power consumption Pttl, which is the power consumption in the path through which the power generated by the first motor MG1 is input to the battery B, is the loss power Lmg1 in the first motor MG1, the execution power Pmg2 and the loss power Lmg2 in the second motor MG2. Calculated as the sum of power loss Liv1 and Liv2 in the first and
ここで、第1及び第2インバータ20、30の各スイッチング素子で発生する電力損失について説明する。
第1及び第2インバータ20、30の各スイッチング素子におけるスイッチング動作は、基本的にパルス幅変調制御(PWM制御)に従って設定する。具体的には、PWM制御では、所定のキャリア波と電圧指令波との電圧比較に基づき、第1及び第2インバータ20、30の各相アームでのスイッチング素子のオンオフを制御する。ここで、キャリア波は、所定周波数の三角波やのこぎり波とすることが一般的である。電圧指令波は、モータMGをトルク指令値Tqcomに従って作動させるために必要な各相電流を発生させるための、モータへの印加電圧(交流電圧)を示す。そして、キャリア波が電圧指令波よりも高電圧のときと、その反対のときとで、同一アームを構成するスイッチング素子のオンオフを切換える。 スイッチング素子のオン時には、コレクタ・エミッタ間電圧vce=0となる一方で、コレクタ・エミッタ間電流iceが発生する。これに対して、スイッチング素子のオフ時には、コレクタ・エミッタ間電流ice=0となる一方で、コレクタ・エミッタ間電圧vce=VHとなる。ここで、スイッチング素子のオンオフ時には、完全にオンまたはオフとなるまでの期間、すなわち、コレクタ・エミッタ間電圧vce=0またはコレクタ・エミッタ間電流ice=0に変化するまでの期間において、コレクタ・エミッタ間電圧vce及びコレクタ・エミッタ間電流iceの積に相当するスイッチング損失Ploss(Ploss=vce・ice)が発生する。このスイッチング損失Plossの発生により、スイッチング素子が発熱してその温度が上昇する。
Here, the power loss generated in each switching element of the first and
The switching operation in each switching element of the first and
ここで、コレクタ・エミッタ間電圧vceの振幅はシステム電圧VHに相当し、コレクタ・エミッタ間電流iceは、モータMGへの供給電流に応じた電流となる。したがって、同一トルク出力時、すなわちトルク指令値が同一の下では、システム電圧VHが高くなるほどスイッチング損失Plossが大きくなる。そして、単位時間当たりのスイッチング動作回数が多いほど、すなわち、キャリア波の周波数が高く設定されスイッチング周波数が高いほど、スイッチング動作に伴う損失電力は大きくなる。したがって、スイッチング動作に伴う損失電力は、モータのトルクあるいは出力、ならびにスイッチングする直流電圧(システム電圧VH)及び、キャリア周波数によって決まるスイッチング周波数に依存した値となる。 Here, the amplitude of the collector-emitter voltage vce corresponds to the system voltage VH, and the collector-emitter current ice is a current corresponding to the supply current to the motor MG. Therefore, at the same torque output, that is, under the same torque command value, the switching loss Ploss increases as the system voltage VH increases. Then, the greater the number of switching operations per unit time, that is, the higher the carrier wave frequency is set and the higher the switching frequency, the greater the power loss associated with the switching operation. Therefore, the power loss accompanying the switching operation is a value dependent on the torque or output of the motor, the DC voltage to be switched (system voltage VH), and the switching frequency determined by the carrier frequency.
なお、スイッチング素子のオン期間中にも、スイッチング損失Plossと比較すると小さいものの、スイッチング素子のオン抵抗と電流iceの二乗との積に従う損失電力が発生する。このオン抵抗による損失電力は、モータMGへの供給電流を決めるトルク指令値に基づき推定可能である。
所定のマップの参照により、第1モータMG1の出力(回転数×トルク)またはトルク(トルク指令値Tqcom(1))ならびに、システム電圧VH及び第1インバータ20で用いられるキャリア周波数fiv1に基づき、第1インバータ20での損失電力Liv1を推定できる。上記マップは、第1モータMG1の回転数、トルク(トルク指令値Tqcom(1))、システム電圧VH及びキャリア周波数fiv1を引数として、損失電力Liv1の推定値を求めるように予め構成される。
Even during the ON period of the switching element, although it is smaller than the switching loss Ploss, loss power is generated according to the product of the ON resistance of the switching element and the square of the current ice. The power loss due to this on-resistance can be estimated based on a torque command value that determines the current supplied to the motor MG.
By referring to the predetermined map, based on the output (rotation speed × torque) or torque (torque command value Tqcom (1)) of the first motor MG1 and the system frequency VH and the carrier frequency fiv1 used in the
同様に、所定のマップの参照により、第2モータMG2の出力(回転数×トルク)またはトルク(トルク指令値Tqcom(2))ならびに、システム電圧VH及び第2インバータ30で用いられるキャリア周波数fiv2に基づき、第2インバータ30での損失電力Liv2を推定できる。上記マップは、第2モータMG2の回転数、トルク(トルク指令値Tqcom(2))、システム電圧VH及びキャリア周波数fiv2を引数として、損失電力Liv2の推定値を求めるように予め構成される。
Similarly, by referring to a predetermined map, the output (rotation speed × torque) or torque (torque command value Tqcom (2)) of the second motor MG2 and the carrier frequency fiv2 used in the system voltage VH and the
次に、昇降圧コンバータ15での電力消費は、主に、スイッチング素子Q1、Q2での電力損失と、リアクトルL1での電力損失との和となる。これらは、コンバータ通過電流(すなわちバッテリ電流Ib)が小さいほど、かつシステム電圧VHが低いほど損失電力が小さくなる。また、スイッチング素子Q1、Q2での損失電力は、単位時間当たりのスイッチング回数、すなわちキャリア周波数fcvの上昇に比例して大きくなる。
Next, the power consumption in the buck-
したがって所定のマップの参照により、システム電圧VH、バッテリ電流Ib及び昇降圧コンバータ15で用いられるキャリア周波数fcvに基づき、昇降圧コンバータ15での損失電力Lcvを推定できる。上記マップは、システム電圧VH、バッテリ電流Ib及びキャリア周波数fcvを引数として、損失電力Lcvの推定値を求めるように予め構成される。
Therefore, by referring to the predetermined map, the power loss Lcv in the buck-
平滑コンデンサC0では、現在のシステム電圧VHと電圧指令値VHrefとの電圧差ΔVHが、バッテリBへの入力電力に影響を及ぼす。すなわち、VHref>VHのときには、第1モータMG1による発電電力のうち、この電圧差に従った電力が平滑コンデンサC0に蓄積される。一方、VH>VHrefのときには、この電圧差に従った電力が平滑コンデンサから放出されて、バッテリBへの入力電力に上乗せされることになる。 In the smoothing capacitor C0, the voltage difference ΔVH between the current system voltage VH and the voltage command value VHref affects the input power to the battery B. That is, when VHref> VH, the electric power according to this voltage difference among the electric power generated by the first motor MG1 is accumulated in the smoothing capacitor C0. On the other hand, when VH> VHref, power according to this voltage difference is discharged from the smoothing capacitor and added to the input power to battery B.
したがって、所定のマップの参照により、システム電圧VH及び電圧指令値VHrefに基づき、平滑コンデンサC0での蓄積電力変化ΔPcを推定できる。上記マップは、システム電圧VH及び電圧指令値VHrefを引数として、蓄積電力変化ΔPcを求めるように予め構成される。ここで、蓄積電力変化ΔPcは、ΔPc=C0・ΔVH2/2で求められる(ただし、ΔVH=VHref−VH)。 Therefore, the stored power change ΔPc in the smoothing capacitor C0 can be estimated based on the system voltage VH and the voltage command value VHref by referring to a predetermined map. The map is configured in advance so as to obtain the stored power change ΔPc using the system voltage VH and the voltage command value VHref as arguments. Here, the accumulated power change ΔPc is obtained by ΔPc = C0 · ΔVH2 / 2 (where ΔVH = VHref−VH).
さらに、所定のマップの参照により、負荷(補機)170の動作状態(オンオフ設定、運転条件設定)に基づき、補機消費電力Paを推定できる。上記マップは、補機負荷(たとえば、温水加熱用ヒータ、調温装置(エアコン)、ブロワモータ、デフロスタ用ヒータ等)の動作状態を引数として、補機消費電力Paの推定値を求めるように予め構成される。
推定した発電電力Pg及びステップS120で推定した全体消費電力Pttlの和により、バッテリBへの入力電力を推定出来る。すなわち、推定入力電力Pbは、下記式で示すことが出来る。
Pb=Pg+Pttl
Furthermore, by referring to a predetermined map, the auxiliary machine power consumption Pa can be estimated based on the operating state (on / off setting, operating condition setting) of the load (auxiliary machine) 170. The above map is pre-configured so as to obtain an estimated value of the auxiliary machine power consumption Pa using the operation state of the auxiliary machine load (for example, a heater for heating hot water, a temperature control device (air conditioner), a blower motor, a heater for defroster, etc.) as an argument. Is done.
The input power to the battery B can be estimated from the sum of the estimated generated power Pg and the total power consumption Pttl estimated in step S120. That is, the estimated input power Pb can be expressed by the following equation.
Pb = Pg + Pttl
(動作・作用)
低μ路や不整路を走行する際に発生する車両駆動輪150のスリップ状態からグリップによる駆動輪150の回転数急減や、スリップを抑制するトラクションコントロール作動時の駆動トルクの急制限によって、駆動輪150につながる第2モータMG2の出力が急減する。この場合、エンジン出力を駆動出力用電力として取り出す第1モータMG1の発電電力を第2モータMG2が全て消費できず、余剰分がバッテリBへの入力になる。
(Operation / Action)
The drive wheel is driven by a sudden decrease in the rotational speed of the
ここで、バッテリBの温度が低温時は当該バッテリBの回生電力受け入れ量が小さい。このため、上記スリップ状態からグリップ状態への移行や、トラクションコントロール作動時は、余剰電力をバッテリBが受け取りきれない場合がある。この場合、第1モータMG1及び第2モータMG2とバッテリBと間に挟まれるインバータや昇圧コンバータのコンデンサが受け止めるため、コンデンサ電圧が過剰に上昇し、コンデンサやスイッチング素子が耐電圧超過状態になり、運転性が損なわれてしまうおそれがある。 Here, when the temperature of the battery B is low, the regenerative power acceptance amount of the battery B is small. For this reason, when the transition from the slip state to the grip state or the traction control operation is performed, the battery B may not receive the surplus power. In this case, since the capacitors of the inverter and boost converter sandwiched between the first motor MG1 and the second motor MG2 and the battery B are received, the capacitor voltage rises excessively, and the capacitor and the switching element are in an overvoltage withstand state. The drivability may be impaired.
これに対する解決手段として、下記(a)〜(c)の方法がある。
(a)バッテリBを暖めて回生電力の受け入れ性を高める。
具体的には、
・エンジン排熱やA/C等により外部から暖める
・バッテリBとインバータ、コンバータ間、さらに第1モータMG1、第2モータMG2を含め、駆動力に影響が小さい範囲でエネルギーの出し入れを行い、バッテリBの内部抵抗の損失による発熱により、内部から暖める。
As means for solving this, there are the following methods (a) to (c).
(A) The battery B is warmed to increase the acceptability of regenerative power.
In particular,
-Warm from the outside by engine exhaust heat, A / C, etc.-Energy is taken in and out of the battery B, inverter and converter, and the first motor MG1 and second motor MG2 within a range that has little influence on the driving force. Heat from the inside due to heat generated by the loss of the internal resistance of B.
(b)バッテリ低温時は第1モータMG1の発電電力、第2モータMG2の力行電力を抑えるため第1モータMG1と第2モータMG2のトルク指令値を制限し余剰電力の絶対値を抑える。
(c)エンジントルクを制限し、第1モータMG1の発電電力を抑え、余剰電力の絶対値を抑える。
ただし、(a)〜(c)の対策では、下記のような跳ね返りがある。
すなわち、(a)では電力収支のロスと、暖機時間の遅れがある。(b)(c)では、駆動力が抑えられ、動力性能低下が大きいおそれがある。
(B) In order to suppress the generated power of the first motor MG1 and the power running power of the second motor MG2 when the battery temperature is low, the torque command values of the first motor MG1 and the second motor MG2 are limited to suppress the absolute value of surplus power.
(C) The engine torque is limited, the generated power of the first motor MG1 is suppressed, and the absolute value of surplus power is suppressed.
However, the countermeasures (a) to (c) have the following rebound.
That is, in (a), there is a loss of power balance and a delay in warm-up time. In (b) and (c), the driving force is suppressed, and the power performance may be greatly reduced.
本実施形態では、平滑コンデンサをバッファとして活用するものである。そして、上記(a)〜(c)との併用時には、上記跳ね返りを抑制することが可能になる。
すなわち、バッテリ温度Tbが低く回生電力の受け入れ量が小さいときに、駆動輪150が加速スリップすると昇圧電圧を低く制限する。これによって、スリップ状態とグリップ状態との移行の際に起きる第1モータMG1及び第2モータMG2間の電力収支ズレによってあふれる電力がバッテリBの回生電力受け入れ量を超過しても、昇圧電圧を抑えているため、平滑コンデンサが耐電圧内で一次的に受け止めることが出来る電力が増加する。
In this embodiment, a smoothing capacitor is used as a buffer. And when using together with said (a)-(c), it becomes possible to suppress the said bounce.
In other words, when the battery temperature Tb is low and the amount of regenerative power received is small, the boosted voltage is limited to a low value when the
また、同期をとって各インバータ20,30の少なくとも一方の電流位相を進めることで、第1モータMG1の発電効率や第2モータMG2の効率を悪化させ、悪化分で余剰電力を吸収する。悪化分だけコンデンサが一時的に受け入れる電力が減少し、その余力分を第1モータMG1及び第2モータMG2の出力制限の緩和に使うことができる。この結果、運転性向上につながる。
Moreover, by synchronizing and advancing the current phase of at least one of the
ここで、上記実施形態では、図3に示すような平滑コンデンサ保護制御部70の処理を、駆動輪150が加速スリップしたと判定した場合に実施する場合を例示した。これに代えて、常時、平滑コンデンサ保護制御部70の処理を実施して加速スリップに備えても良い。
また、平滑コンデンサ保護制御部70の処理のうち、昇圧電圧目標値制限処理部70Aを常時実行し、また、第1〜第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70B〜70Dを加速スリップ時に実行するようにしても良い。
Here, in the said embodiment, the case where it implements when it determines with the process of the smoothing capacitor
In addition, among the processes of the smoothing capacitor
また、本実施形態が対象とするハイブリッド車両は、上記構成に限定しない。昇圧機能を備えたハイブリッド車両であれば、2モータのパラレルタイプ、2モータのシリーズパラレルタイプ、2モータのシリーズハイブリッドであっても良く、またプラグインハイブリッドタイプであっても良い。
また、コンバータの昇圧機能の制御は、上記構成に限定しない。例えば、電圧F/B制御+F/F補償におる制御や、電圧F/B制御+F/F補償に電流F/B制御+F/F補償を加えた制御を例示できる。
ここで、平滑コンデンサ保護制御部70は、昇圧電圧制御手段を構成する。位相進み処理部71は、位相進め処理手段を構成する。ステップS10は、スリップ検出手段を構成する。
Moreover, the hybrid vehicle which this embodiment makes object is not limited to the said structure. As long as it is a hybrid vehicle having a boosting function, it may be a two-motor parallel type, a two-motor series parallel type, a two-motor series hybrid, or a plug-in hybrid type.
Further, the control of the boosting function of the converter is not limited to the above configuration. For example, control in voltage F / B control + F / F compensation or control in which current F / B control + F / F compensation is added to voltage F / B control + F / F compensation can be exemplified.
Here, the smoothing capacitor
(本実施形態の効果)
(1)昇圧電圧制限手段は、コンバータの昇圧電圧目標値Vbo*を、バッテリBの温度が所定値より低い場合、バッテリBの温度が高い場合に比べて低く制限する。
第1モータMG1と第2モータMG2との間の電力収支ズレによる余剰分の電力がバッテリBの回生電力受け入れ量を超過しても、昇圧電圧を抑えているため、平滑コンデンサが耐電圧内で一次的に受け止めることが出来る電力が増加する。
これによって、バッテリ低温時におけるコンデンサ電圧の過剰発生を低減可能となる。
例えば、スリップ時とグリップ時との移行の際に起きる第1モータMG1及び第2モータMG2間の電力収支ズレによってあふれる電力がバッテリBの回生電力受け入れ量を超過しても、昇圧電圧を抑えているため、平滑コンデンサが耐電圧内で一次的に受け止めることが出来る電力が増加する。
(Effect of this embodiment)
(1) The boosted voltage limiting means limits the boosted voltage target value Vbo * of the converter to be lower when the temperature of the battery B is lower than a predetermined value compared to when the temperature of the battery B is high.
Even if the surplus power due to the power balance deviation between the first motor MG1 and the second motor MG2 exceeds the regenerative power acceptance amount of the battery B, the boost voltage is suppressed, so that the smoothing capacitor is within the withstand voltage. The power that can be temporarily received increases.
As a result, it is possible to reduce the occurrence of excessive capacitor voltage when the battery temperature is low.
For example, even if the power overflowed by the power balance deviation between the first motor MG1 and the second motor MG2 that occurs at the time of transition between slip and grip exceeds the regenerative power acceptance amount of the battery B, the boost voltage is suppressed. Therefore, the electric power that the smoothing capacitor can primarily receive within the withstand voltage increases.
(2)昇圧電圧制限手段は、上記昇圧電圧目標値Vbo*の制限量を、モータ温度、インバータ及びコンバータ温度、コンデンサ温度の少なくとも一つの温度に応じて補正し、当該温度が高い場合に比べて低い場合には上記制限量が小さくなるように補正する。
モータ温度等が低い場合には、モータ温度等などで損失を増加出来る余力がある。このため、上記昇圧電圧目標値の制限を緩和可能となる。
(2) The boost voltage limiting means corrects the limit amount of the boost voltage target value Vbo * according to at least one of the motor temperature, the inverter and converter temperature, and the capacitor temperature, compared with a case where the temperature is high. If it is low, the limit amount is corrected to be small.
When the motor temperature or the like is low, there is a margin for increasing the loss due to the motor temperature or the like. For this reason, the restriction | limiting of the said boost voltage target value can be eased.
(3)スリップ検出手段は、上記駆動輪150のスリップを検出する。位相進め処理手段は、スリップ検出手段の検出に基づき駆動輪150がスリップしたと判定すると、第2モータMG2及び第1モータMG1のうち、少なくとも一方のモータへのトルク指令値に対する電流指令値を−d軸側へ位相を進める。
これによって、損失増による発熱によって余剰分を吸収可能となる。
すなわち、電流位相を進めることで、第1モータMG1の発電効率や第2モータMG2の効率を悪化させ、悪化分で余剰電力を吸収する。悪化分だけコンデンサが一時的に受け入れる電力が減少する。そして、その余力分を第1及び第2モータMG1、MG2の出力制限の緩和に使うことができ、運転性向上につながる。
(3) The slip detection means detects the slip of the
This makes it possible to absorb surplus due to heat generation due to increased loss.
That is, by advancing the current phase, the power generation efficiency of the first motor MG1 and the efficiency of the second motor MG2 are deteriorated, and surplus power is absorbed by the deterioration. The power that the capacitor temporarily accepts is reduced by the deterioration. Then, the remaining power can be used for relaxing the output restriction of the first and second motors MG1 and MG2, which leads to improved drivability.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様な構成については同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第1実施形態と同様である。
ただし、平滑コンデンサ保護制御部70の構成が、図6に示すように異なる。
次に、本実施形態の平滑コンデンサ保護制御部70の処理を、図6を参照して説明する。
平滑コンデンサ保護制御部70の処理は、昇圧電圧目標値制限処理部70A、第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70B、第2昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70C、第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70D、駆動要求駆動力制限部70H、乗算部70E、IGBTキャリア周波数補正係数算出部70K、及びIGBTキャリア周波数制限部70Gを備える。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, about the structure similar to said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated.
The basic configuration of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
However, the configuration of the smoothing
Next, processing of the smoothing capacitor
The processing of the smoothing capacitor
昇圧電圧目標値制限処理部70Aの処理は、上記第1実施形態と同様である。
第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bは、基本的に上記第1実施形態と同様である。但し、本実施形態の第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bでは、係数aだけを求める。そして、第1昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Bは、演算した係数aを第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dに出力する。
The processing of the boost voltage target value
The first boosted voltage target value limit correction
次に、第2昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Cは、上記第1実施形態と同様である。
第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dでは、補正係数a及びbのセレクトローを行い、小さい方である係数eを乗算部70E及びIGBTキャリア周波数補正係数算出部70Kに出力する。
駆動要求駆動力制限部70Hでは、要求駆動力の目標値Power*を入力する。また、図10に示すマップを使用して、バッテリ温度Tbに基づき係数K4を算出する。そして、入力した要求駆動力の目標値Power*に係数K4を乗算することで制限値Plimit*を算出する。係数K4は、所定温度(図10ではゼロ℃)以下では温度が低いほど小さな値となる。
Next, the second boosted voltage target value limit correction coefficient calculation unit 70C is the same as that in the first embodiment.
The third boosted voltage target value limit correction
The requested
乗算部70Eは、制限値Plimit*に対し、第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dからの係数eを乗算することで、駆動要求駆動力の制限値Plimit*を補正して、Plimit_adj*とする。
そして、統合制御装置60では、要求駆動力の目標値Power*から制限値Plimit_adj*値を、要求駆動力の目標値Power*として使用する。
Power* ←Power* −Plimit_adj*
The
Then, the
Power * ← Power * −Limit_adj *
また、IGBTキャリア周波数補正係数算出部70Kは、第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dからの係数eと、d軸電流の増加率を入力する。
入力したd軸電流の増加率から図11に示すマップを使用して制限係数K5を求める。そして、制限係数K5、および第3昇圧電圧目標値制限補正係数算出部70Dからの係数eのうちの大きい方を係数cとする。そして、係数cをIGBTキャリア周波数制限部70Gに出力する。
また、IGBTキャリア周波数制限部70Gは、IGBTキャリア周波数目標値から係数cを減算してIGBTキャリア周波数の制限を行う。
Further, the IGBT carrier frequency correction
A limiting coefficient K5 is obtained from the input d-axis current increase rate using the map shown in FIG. The larger one of the limiting coefficient K5 and the coefficient e from the third boosted voltage target value limiting correction
Further, the IGBT carrier
(動作、作用)
バッテリ温度が高い場合に対し低い場合には、要求駆動力の目標値Power*を制限する。これによって、昇圧電圧を抑える。
また、d軸電流の増加率が大きい場合、または、モータ温度などが高い場合、IGBTキャリア周波数を制限する。これによってインバータ発熱を相殺する。
インバータ温度から、電流位相を進めることで増加するモータやインバータ損失の許容値を算出し、許容量の大小に合わせ昇圧電圧やトルク指令値の制限を補正することで、コンデンサ容量を有効に活用しつつ、過電圧を回避できる。
(Operation, action)
When the battery temperature is low, the target value Power * of the required driving force is limited. This suppresses the boosted voltage.
Further, when the increase rate of the d-axis current is large or when the motor temperature is high, the IGBT carrier frequency is limited. This cancels out the inverter heat generation.
From the inverter temperature, the allowable value of the motor and inverter loss that increases by advancing the current phase is calculated, and the capacitor capacity is effectively utilized by correcting the limit of the boost voltage and torque command value according to the allowable amount. However, overvoltage can be avoided.
ここで、上記実施形態では、図9に示すような平滑コンデンサ保護制御部70の処理を、駆動輪150が加速スリップしたと判定した場合に実施する場合を例示した。これに代えて、常時、平滑コンデンサ保護制御の処理を実施して加速スリップに備えても良い。
また、平滑コンデンサ保護制御の処理のうち、昇圧電圧目標値制限処理部70Aだけを常時実行し、その他の処理を加速スリップ時に実行するようにしても良い。
また、上記実施形態では、内燃機関を備えたハイブリッド車両の場合を例示した。これに代えて、内燃機関を有さない電気自動車や、燃料電池自動車、及び、内燃機関を有すると共に、外部電源からの充電を可能とする、所謂、プラグイン・ハイブリッド車両にも適用することができる。
Here, in the said embodiment, the case where it implements when the process of the smoothing capacitor
Of the smoothing capacitor protection control processing, only the boosted voltage target value
Moreover, in the said embodiment, the case of the hybrid vehicle provided with the internal combustion engine was illustrated. Instead, it can be applied to so-called plug-in hybrid vehicles that have an internal combustion engine, an electric vehicle, a fuel cell vehicle, and an internal combustion engine that can be charged from an external power source. it can.
(実施形態の効果)
(1)要求駆動力の目標値を、バッテリBの温度が所定値より低い場合、バッテリBの温度が高い場合に比べて低く制限すると共に、当該要求駆動力の目標値の制限を、インバータ温度及びモータ温度の少なくとも一方の温度が高い場合に比べて低い場合に小さくする。
バッテリ温度が高い場合に対し低い場合には、要求駆動力の目標値Power*を制限する。これによって、昇圧電圧を抑えて、平滑コンデンサが耐電圧内で一次的に受け止めることが出来る電力が増加する。
但し、インバータ温度及びモータ温度の少なくとも一方の温度が低い場合には、制限を小さくすることで、要求駆動力の目標値Power*の制限を緩和出来る。
(Effect of embodiment)
(1) When the temperature of the battery B is lower than a predetermined value, the target value of the required driving force is limited to be lower than that when the temperature of the battery B is high, and the target value of the required driving force is limited to the inverter temperature And when the temperature of at least one of the motor temperatures is low, the temperature is reduced.
When the battery temperature is low, the target value Power * of the required driving force is limited. As a result, the boosted voltage is suppressed, and the power that the smoothing capacitor can primarily receive within the withstand voltage increases.
However, when at least one of the inverter temperature and the motor temperature is low, the restriction on the target value Power * of the required driving force can be relaxed by reducing the restriction.
(2)第1インバータ及び第2インバータの少なくとも一方のインバータのスイッチング素子のキャリア周波数をd軸電流の増加率に応じて制限する。
インバータIGBTスイッチングキャリア周波数を低く制限することで、インバータ自体の損失を低減させることが出来る。
(3)上記キャリア周波数の制限量を、モータ温度とインバータ温度の少なくとも一方の温度が高い場合に比べて低い場合に小さくする。
インバータ温度等が高い場合は、モータ制御の電流位相を進めることによる損失増インバータ耐熱の許容値が制限される。この場合は、インバータIGBTスイッチングキャリア周波数を低くし、インバータ自体の損失を低減させる。
(2) The carrier frequency of the switching element of at least one of the first inverter and the second inverter is limited according to the increasing rate of the d-axis current.
By limiting the inverter IGBT switching carrier frequency to be low, the loss of the inverter itself can be reduced.
(3) The limit amount of the carrier frequency is made smaller when the temperature of at least one of the motor temperature and the inverter temperature is lower than when the temperature is high.
When the inverter temperature or the like is high, the allowable value of the loss increased inverter heat resistance by advancing the current phase of motor control is limited. In this case, the inverter IGBT switching carrier frequency is lowered to reduce the loss of the inverter itself.
B バッテリ
C0 平滑コンデンサ
C1 平滑コンデンサ
DVG 直流電圧発生部
MG1 第1モータ
MG2 第2モータ
Tb バッテリ温度
Vbo* 昇圧電圧目標値
15 昇降圧コンバータ
20 第1インバータ
30 第2インバータ
50 駆動制御装置
60 統合制御装置
61 エンジンコントローラ
62 アクセルペダルセンサ
63 ブレーキペダルセンサ
64 車速センサ
70 平滑コンデンサ保護制御部
70A 昇圧電圧目標値制限処理部
70B 昇圧電圧目標値制限補正係数算出部
70C 昇圧電圧目標値制限補正係数算出部
70D 昇圧電圧目標値制限補正係数算出部
70E 乗算部
70G キャリア周波数制限部
70H 加減算部
70H 駆動要求駆動力制限部
70K キャリア周波数補正係数算出部
71 位相進め処理部
72 第1ベクトル制御部
73 第3ベクトル制御部
110 エンジン
150 駆動輪
B Battery C0 Smoothing capacitor C1 Smoothing capacitor DVG DC voltage generator MG1 First motor MG2 Second motor Tb Battery temperature Vbo * Boost
Claims (8)
バッテリと、バッテリとモータとを電気的に接続するインバータと、インバータとバッテリとの間に介装する昇圧機能を有するコンバータ及び平滑コンデンサと、
上記コンバータの昇圧電圧目標値を、バッテリの温度が所定値より低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて低く制限する昇圧電圧制限手段と、
を備えることを特徴とする車両の駆動制御装置。 A motor capable of driving the drive wheel and regenerating by the drive wheel;
A battery, an inverter that electrically connects the battery and the motor, a converter and a smoothing capacitor having a boosting function interposed between the inverter and the battery,
Boost voltage limiting means for limiting the boost voltage target value of the converter when the battery temperature is lower than a predetermined value compared to when the battery temperature is high;
A vehicle drive control device comprising:
バッテリと、バッテリと第1モータとを電気的に接続する第1インバータと、バッテリと第2モータとを電気的に接続する第2インバータと、第1インバータ及び第2インバータとバッテリとの間に介装する昇圧機能を有するコンバータ及び平滑コンデンサと、
上記コンバータの昇圧電圧目標値を、バッテリの温度が所定値より低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて低く制限する昇圧電圧制限手段と、
を備えることを特徴とする車両の駆動制御装置。 An internal combustion engine for driving the drive wheels; a first motor capable of generating electric power by rotation of the internal combustion engine; a second motor capable of driving the drive wheels and regenerating by the drive wheels;
A battery, a first inverter that electrically connects the battery and the first motor, a second inverter that electrically connects the battery and the second motor, and between the first inverter, the second inverter, and the battery A converter and a smoothing capacitor having a step-up function to be interposed;
Boost voltage limiting means for limiting the boost voltage target value of the converter when the battery temperature is lower than a predetermined value compared to when the battery temperature is high;
A vehicle drive control device comprising:
上記駆動輪のスリップを検出するスリップ検出手段と、
スリップ検出手段の検出に基づき駆動輪がスリップしたと判定すると、第2モータ及び第1モータのうち、少なくとも一方のモータへのトルク指令値に対する電流指令値を−d軸側へ位相を進める位相進め処理手段と、を備えることを特徴とする請求項3に記載した車両の駆動制御装置。 The inverter is controlled by vector control, and
Slip detecting means for detecting slip of the drive wheel;
When it is determined that the drive wheel has slipped based on the detection of the slip detection means, the phase advance is made to advance the phase of the current command value for the torque command value for at least one of the second motor and the first motor to the -d axis side. The vehicle drive control device according to claim 3, further comprising a processing unit.
上記要求駆動力の目標値を、バッテリの温度が所定値より低い場合、バッテリの温度が高い場合に比べて低く制限すると共に、
当該要求駆動力の目標値の制限を、インバータ温度及びモータ温度の少なくとも一方の温度が高い場合に比べて低い場合に小さくすることを特徴とすることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載した車両の駆動制御装置。 In a vehicle drive control device that obtains a target value of a required driving force based on an accelerator opening, and drives and controls the internal combustion engine and the second motor with a command value based on the target value of the required driving force.
When the target temperature of the required driving force is lower than the predetermined value when the temperature of the battery is lower than the predetermined value,
5. The target value of the required driving force is made smaller when the temperature of at least one of the inverter temperature and the motor temperature is lower than when the temperature is high. A drive control device for a vehicle according to any one of the preceding claims.
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