JP2013143800A - Charging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ駆動系のモータ駆動電源であるバッテリを外部電源からの電力で充電するための充電装置に関するものである。 The present invention relates to a charging device for charging a battery, which is a motor driving power source of a motor driving system, with electric power from an external power source.
モータ駆動系のバッテリを外部電源からの電力で充電するに際しては、モータ駆動系の充電ポートに外部電源のプラグを差し込んで当該充電を行うが、この充電に当たっては、外部電源の電力型式をバッテリへの充電が可能な電力型式に変化する充電器が必要である。
この充電器は、モータ駆動系側に設置するにしても、外部電源側に設置するにしても、追加設備であってコスト上の不利益を免れない。
When charging a motor drive battery with power from an external power supply, the external power supply plug is inserted into the charge port of the motor drive system to perform the charge. In this charging, the power type of the external power supply is connected to the battery. It is necessary to have a charger that changes to a power type that can be charged.
Whether this charger is installed on the motor drive system side or on the external power supply side, it is an additional facility and a cost disadvantage cannot be avoided.
そこで特許文献1に記載のごとく、モータを充電インダクタや充電トランスとして用いることにより、モータと充電器とを一体化することや、
特許文献2に記載のごとく、モータを充電器の一部として用いることが、従来から提案されている。
Therefore, as described in Patent Document 1, by using the motor as a charging inductor or a charging transformer, the motor and the charger can be integrated,
As described in
しかしいずれにしても、モータを充電器と一体化したり、充電器の一部として用いる場合は、特許文献1,2に記載のように、モータへの印加電流値を制御して磁石磁力を変更することから、充電中にモータのロータが磁場による回転力を受けて振動するのを避けられない。
この振動はモータ駆動系を経て車輪などの被駆動回転体に至り、振動や異音が発生するという問題を生ずるだけでなく、モータ駆動系の耐久性が低下するという問題を生ずる。
However, in any case, when the motor is integrated with the charger or used as a part of the charger, the magnet magnetic force is changed by controlling the value of the current applied to the motor as described in
This vibration leads to a driven rotating body such as a wheel through a motor drive system, causing not only a problem that vibrations and abnormal noise are generated, but also a problem that durability of the motor drive system is lowered.
本発明は、モータへの印加電流値を制御して磁石磁力を変更することにより、モータを充電器と一体化したり、充電器の一部として用いる場合においても、上記した振動や異音の問題、およびモータ駆動系の耐久性に関する問題を生ずることのないようにした、モータ駆動系に用いる充電装置を提案することを目的とする。 The present invention controls the applied current value to the motor to change the magnet magnetic force, so that the problem of vibration and noise described above can be achieved even when the motor is integrated with the charger or used as part of the charger. An object of the present invention is to propose a charging device for use in a motor drive system that does not cause problems related to durability of the motor drive system.
この目的のため、本発明による充電装置は、以下のごとくにこれを構成する。
先ず、本発明の前提となる充電装置を説明するに、これは、
バッテリからの電力により駆動されるモータを具えた駆動系の上記バッテリを外部電源により充電するための装置であって、該充電に際し上記モータを充電器の一部として流用するものである。
For this purpose, the charging device according to the present invention comprises the following.
First, to explain the charging device which is the premise of the present invention,
An apparatus for charging a battery of a driving system including a motor driven by electric power from a battery with an external power source, and diverting the motor as a part of a charger during the charging.
本発明は、上記のような充電装置に対し以下のような断接手段およびモータ位相制御手段を設けた構成に特徴づけられる。
前者の断接手段は、上記の駆動系を断接可能にするものであり、
後者のモータ位相制御手段は、上記の充電に先立ち、当該断接手段を解放して上記モータの回転子を、充電時の磁場によるモータ回転子への回転力が低下する位相となるような所定回転位置となすものである。
本発明の充電装置は、後者のモータ位相制御手段により上記のモータ回転子を上記所定回転位置にした状態で前記の充電を行わせるものである。
The present invention is characterized by a configuration in which the following connecting / disconnecting means and motor phase control means are provided for the charging apparatus as described above.
The former connection / disconnection means enables the above drive system to be connected / disconnected,
Prior to the charging, the latter motor phase control means releases the connection / disconnection means so that the rotor of the motor is in a predetermined phase so that the rotational force applied to the motor rotor by the magnetic field during charging is reduced. It is a rotation position.
In the charging device of the present invention, the charging is performed in the state where the motor rotor is at the predetermined rotational position by the latter motor phase control means.
上記した本発明の充電装置によれば、充電に先立ち、断接手段の解放によりモータの駆動系を遮断状態となして、モータの回転子を、充電時の磁場によるモータ回転子への回転力が低下する位相となる所定回転位置にした状態で当該充電を行うため、
バッテリを外部電源により充電するに際し上記モータを充電器の一部として流用するため充電中にモータ回転子が磁場による回転力を受けて振動する傾向にあっても、この回転力が低下される所定回転位置にモータ回転子が居ることによって、当該振動そのものが小さく、この振動がモータ駆動系を経て車輪などの被駆動回転体に至ることによる振動や異音の発生を緩和し得ると共にモータ駆動系の耐久性低下に関する問題を緩和することができる。
According to the charging device of the present invention described above, prior to charging, the motor drive system is shut off by releasing the connecting / disconnecting means, and the motor rotor is rotated by the magnetic field during charging. In order to perform the charging in a state where it is in a predetermined rotational position that becomes a phase in which
When the battery is charged by an external power source, the motor is used as a part of the charger. Even if the motor rotor tends to vibrate due to the rotational force due to the magnetic field during charging, the rotational force is reduced. The presence of the motor rotor at the rotational position reduces the vibration itself, and can reduce the occurrence of vibration and abnormal noise caused by the vibration reaching the driven rotating body such as a wheel through the motor driving system and the motor driving system. It is possible to alleviate the problems related to the decrease in durability.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
<第1実施例のモータ駆動系>
図1は、本発明の第1実施例になる充電装置を具えた電動車両のモータ駆動系を、その充電システムを含む制御システムと共に示す概略系統図である。
図1において、1は駆動車輪を、また2は、動力源としての電動モータ(以後、単にモータと言う)を示す。
駆動車輪1およびモータ2間には、減速機を含む変速機3を介在させ、この変速機3を経てモータ2の駆動力を車輪1に向かわせることで、電動車両を走行可能となす。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
<Motor drive system of the first embodiment>
FIG. 1 is a schematic system diagram showing a motor drive system of an electric vehicle including a charging apparatus according to a first embodiment of the present invention, together with a control system including the charging system.
In FIG. 1, 1 indicates a driving wheel, and 2 indicates an electric motor (hereinafter simply referred to as a motor) as a power source.
A transmission 3 including a speed reducer is interposed between the driving wheel 1 and the
なお変速機3は、その出力軸を回転ロックする所謂駐車用のパークロック機構3aを内包し、後述する位相制御中および充電中このパークロック機構3aの作動により駆動車輪1の回転を阻止して車両を駐車状態にするものとする。
従ってパークロック機構3aは、本発明における回転ロック手段に相当する。
The transmission 3 includes a so-called parking
Accordingly, the
モータ2は、バッテリ4を電源とし、これからの電力をインバータ5による後述の制御下で供給され、供給電力に応じた駆動力を変速機3に向け出力して、電動車両の上記走行を可能ならしめる。
モータ2の制御に際しては、モータコントローラ6が、バッテリ4の電力をインバータ5により直流−交流変換してモータ2へ供給し、またこの交流電力をインバータ5による制御下でモータ2へ供給することで、モータ2のトルクが、車両コントローラ7からのモータトルク指令値tTmに一致するよう、当該モータ2の駆動制御を行うものとする。
The
When the
なお車両コントローラ7は、センサ8で検出したアクセル開度APOおよびセンサ9で検出した車速VSPを基にモータトルク指令値tTmを求め、これをモータコントローラ6に指令して上記のモータ制御に資する。 The vehicle controller 7 obtains a motor torque command value tTm based on the accelerator opening APO detected by the sensor 8 and the vehicle speed VSP detected by the sensor 9, and instructs the motor controller 6 to contribute to the motor control.
なお、モータトルク指令値tTmが、モータ2に回生制動作用を要求する負極性のものである場合、モータコントローラ6はインバータ5を介し、バッテリ4が過充電とならないような発電負荷をモータ2に与え、
この時モータ2が回生制動作用により発電した電力を、インバータ5により交流−直流変換してバッテリ4に充電する。
When the motor torque command value tTm has a negative polarity that requires the
At this time, the electric power generated by the
<第1実施例の充電制御>
本実施例においてはモータ2を、図2に一部のみを示すように、複数個のティース(磁極片)2aおよびこれらに集中巻きした独立コイル2bから成るステータ2sと、永久磁石2cが埋設されているロータ2rとで構成し、バッテリ4の充電に際しモータ2を、ステータコイル2bへの通電制御により充電器として用い得るものとする。
<Charging control of the first embodiment>
In this embodiment, the
そしてモータコントローラ6および車両コントローラ7は、充電コントローラ11との共働によって、図示しなかった外部電源によるバッテリ4への充電を、後で詳述するごとくに行う。
この充電制御のために、車両コントローラ7には、イグニッションスイッチ12(駆動系使用開始操作スイッチ)からの信号と、外部電源の充電プラグが車両の充電ポートに嵌合されているのを検知する充電プラグ嵌合検知センサ13(プラグ接続検知センサ)からの信号とを入力する。
またモータコントローラ6には、モータ2の回転角(モータ回転量)を検出するモータ回転角センサ14からの信号を入力する。
そして、車両コントローラ7から充電コントローラ11には充電可否判断信号を入力し、充電コントローラ11からモータコントローラ6には、充電用磁力制御指令や充電指令を送信する。
The motor controller 6 and the vehicle controller 7 cooperate with the
For this charging control, the vehicle controller 7 is charged to detect that the signal from the ignition switch 12 (drive system use start operation switch) and the charging plug of the external power supply are fitted in the charging port of the vehicle. A signal from the plug fitting detection sensor 13 (plug connection detection sensor) is input.
Further, the motor controller 6 receives a signal from a motor
Then, a charge permission determination signal is input from the vehicle controller 7 to the
モータ2および駆動車輪1間に、これら両者間の伝動系を適宜断接可能な断接手段21を介在させる。
当該断接手段21は、モータ2および駆動車輪1間のどこに介在させてもよく、図1のごとくモータ2および変速機3間の代わりに、変速機3および駆動車輪1間に介在させて追加することもできる。
なお断接手段21は上記のように追設する代わりに、変速機3内の変速摩擦要素を流用して、変速機3内の伝動系を断接する(今の変速段選択状態を選択している変速摩擦要素の解放により変速機3を適宜ニュートラル状態する)ようにしてもよい。
A connecting / disconnecting means 21 capable of appropriately connecting / disconnecting the transmission system between the
The connecting / disconnecting means 21 may be interposed anywhere between the
The connecting / disconnecting means 21 is connected to the transmission system in the transmission 3 by using the shift friction element in the transmission 3 instead of additionally installing as described above (selecting the current gear position selection state). The transmission 3 may be appropriately neutralized by releasing the variable speed friction element).
しかし何れにしても、断接手段21は摩擦クラッチのような摩擦式断接手段により構成し、しかも常態ではバネなどの弾性手段により締結されている常閉式断接手段とし、この非作動締結状態で電磁力などにより作動させるとき解放状態になるものであるのが、当該断接手段の締結・解放操作に要するエネルギーが少ない点で好ましい。
なお本実施例では上記の断接手段21を、変速機3の前(モータ2寄り)におけるモータ駆動系に挿入して追加する。
However, in any case, the connecting / disconnecting
In the present embodiment, the connecting / disconnecting
断接手段21を図1に例示するごとく常閉・摩擦式断接手段とし、変速機3およびモータ2間の駆動系に挿入して追設する場合、これを締結・解放制御(解放作動制御)するクラッチコントローラ22を設け、
このクラッチコントローラ22は、充電コントローラ11からの指令に応動して常閉・摩擦式断接手段21を締結・解放制御(解放作動制御)するものとする。
なお断接手段21として変速機3内の変速摩擦要素を流用する場合は、変速機3の変速コントローラ(図示せず)を充電コントローラ11からの指令に応動させて、対応する変速摩擦要素を締結、解放制御するのは言うまでもない。
As shown in FIG. 1, the connecting / disconnecting means 21 is a normally closed / friction-type connecting / disconnecting means. ) To provide a
It is assumed that the
When diverting the shift friction element in the transmission 3 as the connecting / disconnecting means 21, the shift controller (not shown) of the transmission 3 is moved in response to a command from the
モータコントローラ6、車両コントローラ7、充電コントローラ11およびクラッチコントローラ22は、これらコントローラへの前記した入力情報を基に図3の制御プログラムを実行して、外部電源によるバッテリ4の充電制御を以下のごとくに行う。
The motor controller 6, the vehicle controller 7, the
先ず図3のステップS11において、コントローラ6,7,11,22を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行う。
次のステップS12においては、充電開始スイッチが投入されているか否か、充電予約開始時刻になっているか否かなどに基づき、充電可能か否かの充電可否判断を行う。
First, in step S11 of FIG. 3, preparation for charging such as setting the
In the next step S12, whether or not charging is possible is determined based on whether or not the charging start switch is turned on and whether or not the charging reservation start time is reached.
ステップS12で充電不可と判断する間は、制御をステップS11に戻して充電準備状態のまま待機する。
ステップS12で充電可能と判断するとき制御をステップS13に進め、常閉・摩擦式断接手段21を非作動締結状態から作動させて解放状態にし、モータ伝動系を断接手段21の箇所で遮断させる。
従ってステップS13は、本発明におけるモータ位相制御手段に相当する。
While it is determined in step S12 that charging is not possible, control is returned to step S11 and the battery is kept in a ready state for charging.
When it is determined in step S12 that charging is possible, control proceeds to step S13, the normally closed / friction type connecting / disconnecting means 21 is operated from the non-actuated engagement state to the release state, and the motor transmission system is disconnected at the connection / disconnection means 21 location. Let
Therefore, step S13 corresponds to the motor phase control means in the present invention.
次いでステップS14〜ステップS17において、モータ2のロータ2r(モータ回転子)を、充電時の磁場によるモータ回転子2rへの回転力が最小となる予め設定された位相(この回転力による振動や、異音や、耐久性の問題が最大限緩和される目標ロータ位相)に対応した回転位置となすべくモータ2を回転させる。
Next, in step S14 to step S17, the
かようにモータ2のロータ2rを目標ロータ位相となすため、先ずステップS14において、モータ2への給電によりそのロータ2rを回転させ、次のステップS15において、モータ2のロータ2rを目標ロータ位相にする。
ステップS16においては、ロータ2rの位相が、前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る目標ロータ位相か否かをチェックする。
In order to set the
In step S16, it is checked whether or not the phase of the
ステップS16でロータ2rの位相が目標ロータ位相でない(目標ロータ位相未達成)と判定する間は、制御をステップS15およびステップS16に戻して、ロータ2rの位相を目標ロータ位相に調整すると共に目標ロータ位相が達成されたか否かを再チェックしながら、目標ロータ位相が達成されるまで上記の操作を繰り返す。
While it is determined in step S16 that the phase of the
ステップS16で目標ロータ位相が達成されたと判定する時、ステップS16は制御をステップS17に進め、ステップS14で開始したモータ2の回転を停止させる。
従ってステップS14〜ステップS17は、ステップS13と共に、本発明におけるモータ位相制御手段を構成する。
When it is determined in step S16 that the target rotor phase has been achieved, step S16 advances the control to step S17, and stops the rotation of the
Therefore, Step S14 to Step S17 together with Step S13 constitute the motor phase control means in the present invention.
上記のように目標ロータ位相の達成を判定し(ステップS16)、モータ回転を停止させた(ステップS17)後に、ステップS18で断接手段21を非作動により締結状態にし、モータ伝動系を非遮断状態となす。 As described above, the achievement of the target rotor phase is determined (step S16), and the motor rotation is stopped (step S17). Then, in step S18, the connecting / disconnecting means 21 is brought into a non-actuated state and the motor transmission system is not cut off. A state is assumed.
その後ステップS19において、外部電源によるバッテリ4の充電を開始させる。
ステップS21においては上記の充電を進行させ、ステップS22において、バッテリ4への充電が完了したか否かを判断する。
充電が未完である間は、制御をステップS21に戻して充電を更に進行させ続け、充電完了までステップS21を実行する。
Thereafter, in step S19, charging of the battery 4 by the external power source is started.
In step S21, the above-described charging is advanced. In step S22, it is determined whether or not charging of the battery 4 is completed.
While charging is incomplete, control is returned to step S21 to continue further charging, and step S21 is executed until charging is completed.
ステップS22でバッテリ4への充電が完了したと判断するとき、制御を順次ステップS23およびステップS24に進める。
ステップS23においては充電を終了させ、最後のステップS24においてはモータ2を、ステータコイル2bへの通常通りの通電制御によりモータ駆動し、車両を走行開始させる。
When it is determined in step S22 that charging of the battery 4 has been completed, the control is sequentially advanced to step S23 and step S24.
In step S23, the charging is terminated, and in the last step S24, the
<第1実施例の効果>
上記した第1実施例の充電装置においては、モータ2を充電器として用い、これを介して外部電源によりバッテリ4を充電するのに(ステップS19〜ステップS23に)先立ち、断接手段21の解放によりモータ2の駆動系を遮断状態となして(ステップS13)、モータ2のロータ2rを、充電時の磁場によるロータ2rへの回転力が最低となる目標ロータ位相に対応した位置へ回転させた(ステップS14〜ステップS17)状態で当該充電を行うため、
バッテリ4を外部電源により充電するに際しモータ2を充電器の一部として流用するため充電中にロータ2rが磁場による回転力を受けて振動する傾向にあっても、この回転力が最低となる回転位置にロータ2rが居ることによって、当該振動そのものが小さく、この振動がモータ駆動系を経て車輪1に至ることによる振動や異音の発生を緩和し得ると共にモータ駆動系の耐久性低下を緩和することができる。
<Effects of the first embodiment>
In the charging apparatus of the first embodiment described above, the connection / disconnection means 21 is released prior to charging the battery 4 with the external power source via the
When charging the battery 4 with an external power source, the
また、かかる作用・効果を達成するため上記位相制御中モータ伝動系を遮断状態にする断接手段として常閉式摩擦クラッチ21を用い、位相制御中のみ当該常閉式摩擦クラッチ21を作動させて解放状態となし(ステップS13)、位相制御後は当該常閉式摩擦クラッチ21を非作動にして締結状態となすため(ステップS18)、
常閉式摩擦クラッチ21を作動させるためのエネルギー消費期間が位相制御中のみの短時間となり、上記の作用・効果を達成するのに必要なエネルギー消費量が少なくて、エネルギー効率を高めることができる。
Further, in order to achieve such actions and effects, the normally closed
The energy consumption period for operating the normally closed
更に、断接手段(常閉式摩擦クラッチ)21と駆動車輪1との間に変速機3が存在するため、断接手段(常閉式摩擦クラッチ)21を解放させた状態で行う位相制御中に坂道などで車輪1が勝手に回転して車体姿勢が変化するのを防止し得ると共に、断接手段(常閉式摩擦クラッチ)21を締結させた状態で行うバッテリ4の充電中に駆動車輪1が転がってモータ2が上記制御後の位相を崩されてしまうのを防止することができる。
Further, since the transmission 3 exists between the connecting / disconnecting means (normally closed friction clutch) 21 and the drive wheel 1, the slope is controlled during the phase control performed with the connecting / disconnecting means (normally closed friction clutch) 21 released. It is possible to prevent the vehicle body posture from changing due to the wheel 1 rotating freely, and the drive wheel 1 rolls while the battery 4 is being charged while the connection / disconnection means (normally closed friction clutch) 21 is engaged. Thus, it is possible to prevent the
なおこれらの効果は、図3の制御プログラムに盛り込まなかったが、上記の位相制御中および充電中にパークロック機構3aを作動させて駆動車輪1の回転を阻止する場合、一層顕著なものとなる。
These effects were not included in the control program of FIG. 3, but become more prominent when the
<第2実施例の充電制御>
図4は、本発明の第2実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図3と同様なフローチャートで、図3のステップS13とステップS18との間におけるステップS14〜ステップS17をステップS51〜ステップS56に置換したものである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。
<Charging control of the second embodiment>
FIG. 4 is a flowchart similar to FIG. 3 showing a charging control program for the charging apparatus according to the second embodiment of the present invention. Steps S14 to S17 between step S13 and step S18 in FIG. To Step S56.
The charge control of this embodiment is also for charge control of the motor drive system of the electric vehicle shown in FIG.
図4のステップS11〜ステップS13はそれぞれ、図3に同符号で示すステップと同様に機能するもので、
ステップS11において、コントローラ6,7,11,22を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行い、
ステップS12において、充電可能か否かの充電可否判断を行い、
ステップS13において、常閉・摩擦式断接手段21を非作動締結状態から作動させて解放状態にし、モータ伝動系を断接手段21の箇所で遮断させる。
Steps S11 to S13 in FIG. 4 function in the same manner as the steps indicated by the same reference numerals in FIG.
In step S11, the
In step S12, it is determined whether or not charging is possible.
In step S13, the normally closed / friction type connection / disconnection means 21 is operated from the non-actuated engagement state to the release state, and the motor transmission system is disconnected at the connection /
本実施例においては、ステップS13で断接手段21の解放によりモータ伝動系を遮断させた後に行うロータ位相制御を、図3とは異なり、ステップS51〜ステップS56によって以下のように行うものとする。
ただし、ロータ位相制御の結果は図3と同様なもので、モータ2のロータ2r(モータ回転子)が前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る位置となるようモータ2を回転させることを主旨とする。
In this embodiment, the rotor phase control performed after the motor transmission system is shut off by releasing the connecting / disconnecting means 21 in step S13 is different from that shown in FIG. 3 and is performed as follows by steps S51 to S56. .
However, the result of the rotor phase control is the same as in FIG. 3, and the
そのため、先ずステップS51において、モータ2への給電によりロータ位相が、電気角一周期分を数分割した1ステップずつ進むよう、モータ2を回転させる。
ステップS52においては、上記のごとくモータロータ位相が1ステップずつ進む度に充電を行い、
ステップS53においては、この充電時におけるロータ位相変動をモータ回転角センサ14により測定する。
Therefore, first, in step S51, the
In step S52, charging is performed each time the motor rotor phase advances by one step as described above,
In step S53, the rotor phase fluctuation at the time of charging is measured by the motor
ステップS54においては、ステップS51で進めたロータ位相ステップ数が設定ステップ数に達したか否かにより、ステップS51〜ステップS53が設定回数だけ実行されたか否かをチェックし、「否」と判定する間ステップS51へ制御を戻すことにより、ステップS51〜ステップS53を設定回数だけ実行する。 In step S54, it is determined whether or not the steps S51 to S53 have been executed a set number of times based on whether or not the number of rotor phase steps advanced in step S51 has reached the set number of steps. By returning the control to step S51, steps S51 to S53 are executed a set number of times.
かようにステップS51〜ステップS53が設定回数だけ実行された後は、ステップS55が選択されるようになり、ここで以下のごとくに目標ロータ位相を決定する。
つまりステップS55においては、ステップS51でロータ位相を1ステップずつ進める度にステップS53で測定したロータ位相変動のうち、ロータ位相変動が最も小さかった時のロータ位相を目標ロータ位相と決定する。
ロータ位相変動が最も小さかった時のロータ位相(目標ロータ位相)は、前記した振動(異音)や耐久性に関わる問題が最大限緩和されるロータ位相である。
Thus, after step S51 to step S53 are executed a set number of times, step S55 is selected, and the target rotor phase is determined as follows.
That is, in step S55, the rotor phase when the rotor phase fluctuation is the smallest among the rotor phase fluctuations measured in step S53 every time the rotor phase is advanced step by step in step S51 is determined as the target rotor phase.
The rotor phase (target rotor phase) when the rotor phase fluctuation is the smallest is the rotor phase in which the problems related to vibration (abnormal noise) and durability are alleviated to the maximum.
ステップS56においては、モータ2のロータ回転位置を、ロータ位相が当該目標ロータ位相となるよう調整する。
従ってステップS51〜ステップS56は、本発明におけるモータ位相制御手段に相当する。
In step S56, the rotor rotational position of the
Accordingly, steps S51 to S56 correspond to the motor phase control means in the present invention.
上記のようにモータ2のロータ位相が目標ロータ位相となるようモータ2のロータを回転位置調整した(ステップS56)後は、図3と同様なステップS18〜ステップS24を実行する。
After adjusting the rotational position of the rotor of the
つまり先ずステップS18で断接手段21を非作動により締結状態となし、モータ伝動系を非遮断状態となす。
その後ステップS19で、外部電源によるバッテリ4の充電を開始させる。
That is, first, in step S18, the connecting / disconnecting means 21 is brought into a fastening state by non-operation, and the motor transmission system is brought into a non-cutting state.
Thereafter, in step S19, charging of the battery 4 by the external power source is started.
次のステップS21では上記の充電を進行させ、ステップS22において、バッテリ4への充電が完了したか否かを判断する。
充電が未完である間は、制御をステップS21に戻して充電を更に進行させ続け、充電完了までステップS21を実行する。
In the next step S21, the above-described charging is advanced. In step S22, it is determined whether or not the charging of the battery 4 is completed.
While charging is incomplete, control is returned to step S21 to continue further charging, and step S21 is executed until charging is completed.
ステップS22でバッテリ4への充電が完了したと判断するとき、制御を順次ステップS23およびステップS24に進める。
ステップS23においては充電を終了させ、最後のステップS24においてはモータ2を、ステータコイル2bへの通常通りの通電制御によりモータ駆動し、車両を走行開始させる。
When it is determined in step S22 that charging of the battery 4 has been completed, the control is sequentially advanced to step S23 and step S24.
In step S23, the charging is terminated, and in the last step S24, the
<第2実施例の効果>
上記した第2実施例の充電装置においては、第1実施例の前記した作用・効果を全て奏し得るほか、以下の効果をも奏し得る。
つまり、ロータ位相が目標ロータ位相となるようモータ2のロータ2rを位相制御するに際し、モータ2の電気角一周期分を数分割したステップごとにロータ2rの位相を変化させた状態で、充電を行いながらロータ2rの位相変動を検出し、当該検出したロータ2rの位相変動が最小となるロータ回転位置が、前記した振動(異音)や耐久性に関わる問題が最大限緩和される目標ロータ位相に対応すると定めるため、
温度などの環境変化が激しい環境下や、磁束可変モータのように状態変化の激しいモータであっても、これらに左右されることなくロータ2rを確実に目標ロータ位相に対応した位置にして充電を開始させることができ、耐外乱性に優れた充電制御装置となし得る。
<Effect of the second embodiment>
The charging device of the second embodiment described above can exhibit all the operations and effects of the first embodiment and can also exhibit the following effects.
That is, when controlling the phase of the
Even in environments where the environment changes drastically, such as temperature, or in motors where the state changes rapidly, such as a variable magnetic flux motor, the
<第3実施例の充電制御>
図5は、本発明の第3実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図3と同様なフローチャートで、図3のステップS13とステップS18との間におけるステップS14〜ステップS17をステップS31〜ステップS33に置換したものである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。
<Charge control of the third embodiment>
FIG. 5 is a flowchart similar to FIG. 3 showing a charging control program for the charging apparatus according to the third embodiment of the present invention. Steps S14 to S17 between step S13 and step S18 in FIG. To Step S33.
The charge control of this embodiment is also for charge control of the motor drive system of the electric vehicle shown in FIG.
図5のステップS11〜ステップS13はそれぞれ、図3に同符号で示すステップと同様に機能するもので、
ステップS11において、コントローラ6,7,11,22を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行い、
ステップS12において、充電可能か否かの充電可否判断を行い、
ステップS13において、常閉・摩擦式断接手段21を非作動締結状態から作動させて解放状態にし、モータ伝動系を断接手段21の箇所で遮断させる。
Steps S11 to S13 in FIG. 5 function in the same manner as the steps indicated by the same reference numerals in FIG.
In step S11, the
In step S12, it is determined whether or not charging is possible.
In step S13, the normally closed / friction type connection / disconnection means 21 is operated from the non-actuated engagement state to the release state, and the motor transmission system is disconnected at the connection /
本実施例においては、ステップS13で断接手段21の解放によりモータ伝動系を遮断させた後に行うロータ位相制御を、図3とは異なり、ステップS31〜ステップS33によって以下のように行うものとする。
ただし、ロータ位相制御の結果は図3と同様なもので、モータ2のロータ2r(モータ回転子)が前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る位置となるようモータ2を回転させることを主旨とする。
In this embodiment, the rotor phase control performed after the motor transmission system is shut off by releasing the connecting / disconnecting means 21 in step S13 is performed as follows by steps S31 to S33, unlike FIG. .
However, the result of the rotor phase control is the same as in FIG. 3, and the
そのため先ずステップS31において、ステップS13による断接手段21の解放状態(モータ伝動系の遮断状態)でモータ2のロータ2rを空転させ、これにより生じた誘起電圧をステップS32で測定して誘起電圧波形を得る。
ステップS33においては、この誘起電圧波形に基づき、トルクが最小となる回転位置を決定することにより、前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る目標ロータ位相(目標ロータ回転位置)を決定し、ロータ2rの位相を当該目標ロータ位相に調整する。
For this reason, first, in step S31, the
In step S33, the target rotor phase (target rotor rotation) that can alleviate the above-mentioned vibration (abnormal noise) and durability problems as much as possible by determining the rotational position where the torque is minimized based on this induced voltage waveform. Position) and adjust the phase of the
ロータ2rの位相が目標ロータ位相になったとき、ステップS33は制御をステップS18以降に進めて、図3につき前述したと同様な処理によりバッテリ4への充電を完遂させる。
従ってステップS31〜ステップS33は、本発明におけるモータ位相制御手段に相当する。
When the phase of the
Therefore, steps S31 to S33 correspond to the motor phase control means in the present invention.
<第3実施例の効果>
上記した第3実施例の充電装置においては、第1実施例の前記した作用・効果を全て奏し得るほか、以下の効果をも奏し得る。
つまり、ロータ位相が目標ロータ位相となるようモータ2のロータ2rを位相制御するに際し、ロータ2rを空転させて生じた誘起電圧波形が目標誘起電圧波形に基づき、トルクが最小となるロータ回転位置である時をもって、前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る目標ロータ位相(目標ロータ回転位置)になったと判定するため、
温度などの環境変化が激しい環境下や、磁束可変モータのように状態変化の激しいモータであっても、これらに左右されることなくロータ2rを確実に目標ロータ位相に対応した位置にして充電を開始させることができ、耐外乱性に優れた充電制御装置となし得る。
<Effect of the third embodiment>
The charging device of the third embodiment described above can achieve all the operations and effects of the first embodiment, and can also exhibit the following effects.
In other words, when the phase of the
Even in environments where the environment changes drastically, such as temperature, or in motors where the state changes rapidly, such as a variable magnetic flux motor, the
<第4実施例の充電制御>
図6は、本発明の第4実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図3と同様なフローチャートで、図3のステップS13とステップS18との間におけるステップS14〜ステップS17をステップS41〜ステップS43に置換したものである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。
<Charge control of the fourth embodiment>
FIG. 6 is a flowchart similar to FIG. 3 showing the charging control program for the charging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Steps S14 to S17 between step S13 and step S18 in FIG. To Step S43.
The charge control of this embodiment is also for charge control of the motor drive system of the electric vehicle shown in FIG.
図6のステップS11〜ステップS13はそれぞれ、図3に同符号で示すステップと同様に機能するもので、
ステップS11において、コントローラ6,7,11,22を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行い、
ステップS12において、充電可能か否かの充電可否判断を行い、
ステップS13において、常閉・摩擦式断接手段21を非作動締結状態から作動させて解放状態にし、モータ伝動系を断接手段21の箇所で遮断させる。
Steps S11 to S13 in FIG. 6 function in the same manner as the steps indicated by the same reference numerals in FIG.
In step S11, the
In step S12, it is determined whether or not charging is possible.
In step S13, the normally closed / friction type connection / disconnection means 21 is operated from the non-actuated engagement state to the release state, and the motor transmission system is disconnected at the connection /
本実施例においては、ステップS13で断接手段21の解放によりモータ伝動系を遮断させた後に行うロータ位相制御を、図3とは異なり、ステップS41〜ステップS43によって以下のように行うものとする。
ただし、ロータ位相制御の結果は図3と同様なもので、モータ2のロータ2r(モータ回転子)が前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る位置となるようモータ2を回転させることを主旨とする。
In this embodiment, the rotor phase control performed after the motor transmission system is shut off by releasing the connecting / disconnecting means 21 in step S13 is performed as follows by steps S41 to S43, unlike FIG. .
However, the result of the rotor phase control is the same as in FIG. 3, and the
そのため先ずステップS41において、ステップS13による断接手段21の解放状態(モータ伝動系の遮断状態)でモータ2への給電によりロータ2rを回転させる。
ステップS42においては、ロータ磁石2cの磁石センター位置α(図2ではd軸)がステータコイル2bの少なくとも1つのティースセンタβ(図2参照)に一致したか否かにより、前記した振動(異音)や耐久性に関わる問題が最大限緩和されるロータ回転位置であるか否かをチェックする。
Therefore, first, in step S41, the
In step S42, depending on whether or not the magnet center position α (d-axis in FIG. 2) of the
このようなロータ回転位置でない間、制御をステップS42からステップS41に戻して、モータ2への給電によりロータ2rを更に回転させ、当該ロータ回転位置になったとき、制御をステップS42からステップS43に進めて、モータ2を停止させることによりそのロータ回転位置を、磁石センター位置αがステータコイル2bの少なくとも1つのティースセンタβに一致した回転位置(前記した振動、異音、耐久性に関わる問題を最大限緩和可能な目標ロータ回転位置)に保つ。
従ってステップS41〜ステップS43は、本発明におけるモータ位相制御段に相当する。
While it is not such a rotor rotational position, the control is returned from step S42 to step S41, and the
Therefore, step S41 to step S43 correspond to the motor phase control stage in the present invention.
上記のようにモータ2のロータ回転位置を、磁石センター位置αがステータコイル2bの少なくとも1つのティースセンタβに一致するような位置となした(ロータ位相が目標ロータ位相になった)とき、ステップS43は制御をステップS18以降に進めて、図3につき前述したと同様な処理によりバッテリ4への充電を完遂させる。
When the rotor rotational position of the
<第4実施例の効果>
上記した第4実施例の充電装置においては、第1実施例の前記した作用・効果を全て奏し得るほか、以下の効果をも奏し得る。
つまり、ロータ位相が目標ロータ位相となるようモータ2のロータ2rを位相制御するに際し、ロータ2rを回転させて磁石センター位置αがステータコイル2bの少なくとも1つのティースセンタβに一致したロータ回転位置である時をもって、前記した振動(異音)や耐久性の問題を最大限緩和し得る目標ロータ位相(目標ロータ回転位置)になったと判定するため、
温度などの環境変化が激しい環境下や、磁束可変モータのように状態変化の激しいモータであっても、これらに左右されることなくロータ2rを確実に目標ロータ位相に対応した位置にして充電を開始させることができ、耐外乱性に優れた充電制御装置となし得る。
<Effect of the fourth embodiment>
The charging device of the fourth embodiment described above can exhibit all the operations and effects of the first embodiment, and can also exhibit the following effects.
That is, when the phase of the
Even in environments where the environment changes drastically, such as temperature, or in motors where the state changes rapidly, such as a variable magnetic flux motor, the
1 駆動車輪
2 電動モータ(モータ)
2a ティース
2b 集中巻きステータコイル
2c 磁石
2s ステータ
2r ロータ(モータ回転子)
3 変速機
3a パークロック機構(回転ロック手段)
4 バッテリ
5 インバータ
7 車両コントローラ
8 アクセル開度センサ
9 車速センサ
11 充電コントローラ
12 イグニッションスイッチ
13 充電プラグ嵌合検知センサ
14 モータ回転角センサ
21 常閉式摩擦クラッチ(断接手段)
22 クラッチコントローラ
1 Drive wheel
2 Electric motor (motor)
2a Teeth
2b Concentrated winding stator coil
2c magnet
2s stator
2r rotor (motor rotor)
3 Transmission
3a Park lock mechanism (rotation lock means)
4 battery
5 Inverter
7 Vehicle controller
8 Accelerator position sensor
9 Vehicle speed sensor
11 Charge controller
12 Ignition switch
13 Charging plug mating detection sensor
14 Motor rotation angle sensor
21 Normally closed friction clutch
22 Clutch controller
Claims (8)
前記駆動系を断接可能にする断接手段と、
前記充電に先立ち、該断接手段を解放して前記モータの回転子を、充電時の磁場によるモータ回転子への回転力が低下する位相となるような所定回転位置となすモータ位相制御手段とを設け、
該モータ位相制御手段により前記モータ回転子を前記所定回転位置にした状態で前記充電を行わせるよう構成したことを特徴とする充電装置。 An apparatus for charging the battery of a driving system including a motor driven by electric power from a battery by an external power source, wherein the motor is used as a part of a charger in the charging. ,
Connection / disconnection means for enabling connection / disconnection of the drive system,
Prior to the charging, motor phase control means for releasing the connecting / disconnecting means and setting the rotor of the motor to a predetermined rotational position so that the rotational force applied to the motor rotor by the magnetic field during charging is reduced. Provided,
A charging device configured to perform the charging in a state where the motor rotor is at the predetermined rotational position by the motor phase control means.
前記断接手段は、常態で締結される常閉式断接手段により構成し、
前記モータ位相制御手段は、該断接手段を非作動締結状態からの作動により解放状態にして前記モータ回転子を前記所定回転位置となした後、前記断接手段を非作動により締結させた状態で前記充電を行わせるものであることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to claim 1,
The connecting / disconnecting means is constituted by a normally closed connecting / disconnecting means that is fastened in a normal state,
The motor phase control means is a state in which the connecting / disconnecting means is non-actuated after the connecting / disconnecting means is released from the non-actuated fastening state and the motor rotor is brought to the predetermined rotational position. The charging apparatus is characterized in that the charging is performed.
前記断接手段よりも駆動力伝達方向下流箇所で前記駆動系に変速機を挿置したことを特徴とする充電装置。 In the charging device according to claim 1 or 2,
A charging device, wherein a transmission is inserted into the drive system at a location downstream of the connecting / disconnecting means in the driving force transmission direction.
前記断接手段よりも駆動力伝達方向下流箇所で前記駆動系に回転ロック手段を設け、
前記モータ位相制御手段は、前記位相制御中および充電中に該回転ロック手段を作動させておくものであることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to any one of claims 1 to 3,
A rotation lock means is provided in the drive system at a location downstream of the connection / disconnection means in the driving force transmission direction,
The charging device according to claim 1, wherein the motor phase control means operates the rotation lock means during the phase control and charging.
前記モータ回転子の所定回転位置は、前記充電時の磁場によるモータ回転子への回転力が最小となる位相に対応した回転位置であることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to any one of claims 1 to 4,
The charging device according to claim 1, wherein the predetermined rotational position of the motor rotor is a rotational position corresponding to a phase at which a rotational force to the motor rotor by a magnetic field during charging is minimized.
前記モータ位相制御手段は、前記モータの電気角一周期分を数分割したステップごとに前記モータ回転子の位相を変化させた状態で、充電を行いながらモータ回転子の位相変動を検出し、該検出したモータ回転子の位相変動が最小となる時をもって、モータ回転子が前記所定回転位置になったとするものであることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to claim 5,
The motor phase control means detects the phase fluctuation of the motor rotor while charging while changing the phase of the motor rotor for each step obtained by dividing the electrical angle of the motor by one period. A charging device, wherein the motor rotor is at the predetermined rotational position when the detected phase fluctuation of the motor rotor is minimized.
前記モータ位相制御手段は、前記モータ回転子を空転させて生じた誘起電圧の波形から、モータ回転子が前記所定回転位置になったのを検出するものであることを特徴とする充電装置。 In the charging device according to claim 5,
The charging apparatus according to claim 1, wherein the motor phase control means detects that the motor rotor has reached the predetermined rotational position from a waveform of an induced voltage generated by idling the motor rotor.
前記ロータの磁石センター位置が前記ステータコイルの少なくとも1つのティースセンタに一致した時をもって、モータ回転子が前記所定回転位置になったとするものであることを特徴とする充電装置。 The charging device according to claim 5, wherein the motor includes a stator coil with concentrated winding, and a rotor having a permanent magnet embedded therein as the motor rotor.
The charging device according to claim 1, wherein the motor rotor is in the predetermined rotational position when the magnet center position of the rotor coincides with at least one tooth center of the stator coil.
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