JP2014162293A - Driving force control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の車輪のうち内燃機関の出力軸に機械的に接続されて駆動される車輪以外の車輪を駆動させる交流電動機と、前記出力軸に機械的に接続されてかつ該出力軸の回転動力によって発電する発電機と、前記発電機から出力される直流電力を交流電力に変換して前記交流電動機に供給するインバータと、を備える車両に適用される車両の駆動力制御装置に関する。 The present invention relates to an AC motor that drives a wheel other than a wheel that is mechanically connected to an output shaft of an internal combustion engine among a plurality of wheels, and is mechanically connected to the output shaft. The present invention relates to a vehicle driving force control device applied to a vehicle including: a generator that generates electric power by rotational power; and an inverter that converts DC power output from the generator into AC power and supplies the AC power to the AC motor.
この種の制御装置としては、下記特許文献1に見られるように、発電機(高圧オルタネータ)の発電電力をその目標値(以下、目標出力)まで増大させる場合、発電機の出力電圧と関係付けられてかつ発電機が安定して出力可能な発電電力の最大値(最大発電電力)が規定された効率線上を通るように、発電機の発電電力を増大させるものが知られている。この効率線は、発電機の出力電圧及び発電電力が関係づけられた発電機のVP特性に基づき定められる。 As this type of control device, as can be seen in Patent Document 1 below, when the generated power of the generator (high voltage alternator) is increased to its target value (hereinafter referred to as target output), it is related to the output voltage of the generator. It is also known that the power generated by the generator is increased so that the maximum value (maximum generated power) of the generated power that can be output stably by the generator passes on the defined efficiency line. This efficiency line is determined based on the VP characteristic of the generator to which the output voltage of the generator and the generated power are related.
詳しくは、発電機の発電電力は、最大発電電力に到達するまでは出力電圧の上昇に伴って上昇する。発電機の出力電圧が最大発電電力に対応する出力電圧を超えると、発電機の発電電力は、出力電圧の上昇に伴って減少する。ここで、発電機の出力電圧が最大発電電力に対応する出力電圧よりも低い領域(以下、不安定領域)においては、何らかの要因によって発電機の発電電力が変化する場合、発電機の発電電力が目標出力から乖離し、発電電力を安定させることができなくなる懸念がある。一方、発電機の出力電圧が最大発電電力に対応する出力電圧よりも高い領域(以下、安定領域)においては、何らかの要因によって発電機の発電電力が変化する場合であっても、発電機の発電電力が目標出力に収束する。こうした点に鑑み、発電機の内部起電力を様々に変化させた場合の最大発電電力をつないだ線が効率線として定められる。 Specifically, the generated power of the generator rises as the output voltage rises until the maximum generated power is reached. When the output voltage of the generator exceeds the output voltage corresponding to the maximum generated power, the generated power of the generator decreases as the output voltage increases. Here, in a region where the output voltage of the generator is lower than the output voltage corresponding to the maximum generated power (hereinafter referred to as an unstable region), if the generated power of the generator changes for some reason, the generated power of the generator There is a concern that it will deviate from the target output and the generated power cannot be stabilized. On the other hand, in the region where the output voltage of the generator is higher than the output voltage corresponding to the maximum generated power (hereinafter referred to as the stable region), even if the generated power of the generator changes due to some factor, The power converges to the target output. In view of these points, a line connecting the maximum generated power when the internal electromotive force of the generator is changed in various ways is determined as an efficiency line.
ところで、発電電力制御の応答性が低い発電機を用いる場合、目標出力を効率線上に設定すると、何らかの要因(例えば、内燃機関の出力軸の回転速度の急変)によって発電機の発電電力が変化することで、発電機の出力電圧が効率線の規定する出力電圧よりも低圧側にずれ得る。このとき、発電機の発電電力が不安定となる。こうした事態を回避すべく、効率線が規定する出力電圧よりも高圧側で目標出力を設定することも考えられる。ただし、この場合、発電機の発電可能な電力に余裕があるにもかかわらず、発電機の発電電力を抑制することとなる。発電機の電力供給先となる交流モータの要求電力が高い場合においては、この要求電力を満足させるために最大発電電力が高い発電機を車両に備えることとなり、発電機のコストや体格が増大する等の懸念がある。 By the way, when using a generator with low responsiveness of generated power control, if the target output is set on the efficiency line, the generated power of the generator changes due to some factor (for example, sudden change in the rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine). As a result, the output voltage of the generator can shift to a lower voltage side than the output voltage defined by the efficiency line. At this time, the generated power of the generator becomes unstable. In order to avoid such a situation, it is conceivable to set the target output at a higher voltage than the output voltage defined by the efficiency line. However, in this case, although the power that can be generated by the generator has a margin, the generated power of the generator is suppressed. If the required power of the AC motor that is the power supply destination of the generator is high, the vehicle will be equipped with a generator with high maximum generated power to satisfy this required power, increasing the cost and physique of the generator. There are concerns.
このように、上述した駆動力制御装置に関しては、未だ改善の余地を残すものとなっている。 As described above, the above-described driving force control apparatus still leaves room for improvement.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、発電機の発電電力が抑制されることを好適に回避することのできる車両の駆動力制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle driving force control device that can suitably avoid suppression of power generated by a generator. is there.
上記課題を解決すべく、請求項1記載の発明は、複数の車輪(12,14)のうち内燃機関(16)の出力軸(16a)に機械的に接続されて駆動される車輪(12)以外の車輪(14)を駆動させる交流電動機(26)と、前記出力軸に機械的に接続されてかつ該出力軸の回転動力によって発電する発電機(22)と、前記発電機から出力される直流電力を交流電力に変換して前記交流電動機に供給するインバータ(24)と、を備える車両(10)に適用され、前記交流電動機の駆動動力に見合った電力を前記発電機の発電電力の目標値として設定する目標出力設定手段(B4)と、前記目標出力設定手段によって設定された前記目標値に前記発電機の発電電力を制御すべく、該発電機を操作する発電機操作手段(22e,28)と、前記発電機の発電電力と前記目標値とのずれを低減すべく、前記インバータの操作によって前記交流電動機の駆動動力を調整する処理を行う調整手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a wheel (12) driven mechanically connected to an output shaft (16a) of an internal combustion engine (16) among a plurality of wheels (12, 14). An AC motor (26) for driving wheels (14) other than the generator, a generator (22) mechanically connected to the output shaft and generating electric power by the rotational power of the output shaft, and output from the generator An inverter (24) that converts DC power into AC power and supplies the AC motor to the AC motor, and is used for a vehicle (10). The power corresponding to the driving power of the AC motor is set as a target of the generated power of the generator. Target output setting means (B4) set as a value, and generator operation means (22e, 22e) for operating the generator to control the generated power of the generator to the target value set by the target output setting means 28) and before In order to reduce the generated power of the generator and the deviation between the target value, characterized in that it comprises an adjustment means for performing a process of adjusting the driving power of the AC motor by the operation of the inverter.
インバータの操作による交流電動機の駆動動力制御の応答性は通常、発電機の発電電力制御の応答性よりも高い。この点に着目し、本発明者は、発電機の発電電力が目標値からずれる状況下において、発電機操作手段による発電電力の制御に加えて、インバータの操作によって交流電動機の駆動動力を調整することで、発電機の発電電力と目標値とのずれを速やかに低減できることを見出した。そこで、上記発明では、調整手段を備えた。このため、何らかの要因によって発電機の発電電力が目標値からずれる場合であっても、発電電力を目標値に速やかに制御することができる。これにより、発電機の発電電力が不安定となることを回避するために目標値が低めに設定されることを回避でき、発電機の発電電力が抑制されることを好適に回避することができる。 The responsiveness of the drive power control of the AC motor by the operation of the inverter is usually higher than the responsiveness of the generated power control of the generator. Focusing on this point, the present inventor adjusts the driving power of the AC motor by operating the inverter in addition to controlling the generated power by the generator operating means in a situation where the generated power of the generator deviates from the target value. Thus, it was found that the deviation between the generated power of the generator and the target value can be quickly reduced. Therefore, in the above invention, the adjusting means is provided. For this reason, even when the generated power of the generator deviates from the target value due to some factor, the generated power can be quickly controlled to the target value. As a result, it is possible to avoid setting the target value to be low in order to avoid the generated power of the generator becoming unstable, and it is possible to suitably avoid that the generated power of the generator is suppressed. .
以下、本発明にかかる駆動力制御装置を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a driving force control device according to the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、車両10は、前輪12、後輪14、内燃機関(エンジン16)、変速装置18、補機オルタネータ20、「発電機」としての高圧オルタネータ22、インバータ24、交流電動機(交流モータ26)及び制御装置28を備えている。詳しくは、エンジン16の出力軸(クランク軸16a)の回転動力は、変速装置18及び第1のドライブシャフト30を介して前輪12に伝達される。すなわち、前輪12は、車両10が備える複数の車輪のうちクランク軸16aに機械的に接続された車輪である。
As shown in FIG. 1, a
クランク軸16aの回転動力は、また、ベルト32を介して補機オルタネータ20及び高圧オルタネータ22に伝達される。補機オルタネータ20は、クランク軸16aの回転動力によって発電し、制御装置28や図示しない補機バッテリ等、交流モータ26以外の車載機器の電力供給源となる。一方、高圧オルタネータ22は、クランク軸16aの回転動力によって発電し、発電した直流電力をインバータ24に直接供給する。ここで、高圧オルタネータ22は後輪14の駆動動力源となるため、高圧オルタネータ22の出力電圧の最大値は、補機オルタネータ20の出力電圧の最大値よりも高く設定されている。
The rotational power of the crankshaft 16 a is also transmitted to the
インバータ24は、高圧オルタネータ22から出力された直流電力を交流電力に変換して交流モータ26に供給する。交流モータ26は、第2のドライブシャフト34を介して後輪14と機械的に接続され、後輪14の駆動動力源となる。ここで、本実施形態では、交流モータ26として、埋め込み磁石同期モータ(IPMSM)を用いている。
The
制御装置28は、図示しない中央処理装置(CPU)や、メモリ28a(例えば不揮発性メモリ)を備え、メモリ28aに格納されたプログラムをCPUにて実行するソフトウェア処理手段である。制御装置28は、車両の走行制御を行うべく、エンジン16や、補機オルタネータ20、変速装置18、高圧オルタネータ22、インバータ24を操作する。なお、本実施形態において、メモリ28aが「記憶手段」を構成する。
The
続いて、図2を用いて、高圧オルタネータ22及びインバータ24について説明する。
Next, the
図示されるように、高圧オルタネータ22は、クランク軸16aの回転動力によって駆動される回転子(ロータ22a)、ロータ22aに設けられた界磁巻線(ロータコイル22b)、固定子巻線(ステータコイル22c)、整流回路22d及び界磁電流制御回路22eを備えている。なお、本実施形態では、ステータコイル22cとして、Y結線された3相巻線を用いている。
As illustrated, the high-
ステータコイル22cには、整流回路22dが接続されている。整流回路22dは、ステータコイル22cから出力される交流電流を直流電流に変換する回路である。界磁電流制御回路22eは、ロータコイル22bに流れる電流(以下、界磁電流Ifr)を調整することで高圧オルタネータ22の出力電圧を調整する回路である。
A
一方、インバータ24は、スイッチング素子S¥p,S¥n(¥=u,v,w)の直列接続体を3組備えており、これら各直列接続体の接続点は、交流モータ26のU,V,W相にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、これらスイッチング素子S¥#(#=p,n)として、IGBTを用いている。また、スイッチング素子S¥#には、図示しないフリーホイールダイオードが逆並列に接続されている。
On the other hand, the
上記制御装置28には、交流モータ26の回転角(電気角θm)を検出する回転角センサ36(例えばレゾルバ)や、交流モータ26のU相電流を検出する第1の電流センサ38a、V相電流を検出する第2の電流センサ38b、インバータ24の入力電圧Vin(高圧オルタネータ22の出力電圧)を検出する電圧センサ40、更にはクランク軸16aの回転角θcを検出するクランク角センサ42の検出値が入力される。なお、第1の電流センサ38a及び第2の電流センサ38bとしては、例えば、カレントトランスや抵抗器を備えるものを採用することができる。制御装置28は、界磁電流Ifrをその目標値(以下、目標電流Itgt)に制御すべく、界磁電流制御回路22eに対して目標電流Itgtを出力する。また、制御装置28は、交流モータ26の制御量(駆動トルク)をその目標値(目標トルクTm*)に制御すべく、インバータ24が備えるスイッチング素子S¥#を操作する操作信号g¥#を生成して出力する。
The
続いて、図3を用いて、制御装置28によって実行される処理のうち、目標電流Itgtの設定処理について説明する。ここで、図3は、目標電流Itgtの設定処理のブロック図である。
Subsequently, the setting process of the target current Itgt among the processes executed by the
目標トルク設定部B1は、例えば車両の走行状況に基づき、交流モータ26の目標トルクTm*を設定する。具体的には例えば、ユーザによって操作されるアクセルペダルの踏み込み量が大きいほど、目標トルクTm*を大きく設定する。また、モータ回転速度算出部B2は、回転角センサ36の検出値θmに基づき、交流モータ26の回転速度ωmを算出する。さらに、オルタネータ回転速度算出部B3は、クランク角センサ42の検出値θcから算出されるエンジン回転速度と、クランクプーリ及び高圧オルタネータ22のプーリの比とに基づき、高圧オルタネータ22の回転速度ωcを算出する。
The target torque setting unit B1 sets the target torque Tm * of the
目標出力設定部B4は、目標トルクTm*及び交流モータ26の回転速度ωmを入力として、交流モータ26の駆動動力に見合った電力を高圧オルタネータ22の発電電力の目標値(以下、目標出力Palt*)として設定する。より具体的には、目標トルクTm*及び交流モータ26の回転速度ωmの乗算値に各種効率(例えば交流モータ26の効率)を乗算することで、目標出力Palt*を設定する。なお、本実施形態において、目標出力設定部B4が「目標出力設定手段」を構成する。
The target output setting unit B4 receives the target torque Tm * and the rotational speed ωm of the
目標電圧設定部B5は、目標出力Palt*及び高圧オルタネータ22の回転速度ωcを入力として、効率線SLを用いて高圧オルタネータ22の目標電圧Vtgtを設定する。ここで、効率線SLとは、メモリ28aに記憶され、高圧オルタネータ22の出力電圧Vo及び高圧オルタネータ22の回転速度ωcと関係付けられてかつ高圧オルタネータ22が安定して出力可能な発電電力の最大値(以下、最大発電電力Pmax)が規定された線である。目標電圧設定部B5は、目標出力Palt*を最大発電電力Pmaxとすることを条件として、効率線SLと目標出力Palt*とが交わる点に対応する出力電圧Voを目標電圧Vtgtとして設定する。なお、本実施形態において、目標電圧設定部B5が「目標電圧設定手段」を構成する。
The target voltage setting unit B5 receives the target output Palt * and the rotation speed ωc of the
ちなみに、目標出力設定部B4によって設定された目標出力Palt*が高圧オルタネータ22の出力電圧Voの上限電圧Vlimitに対応する最大発電電力Plimitを超える場合、目標出力Palt*が上記最大発電電力Plimitで制限される。また、効率線SLの設定手法は、上記特許文献1を参照されたい。
Incidentally, when the target output Palt * set by the target output setting unit B4 exceeds the maximum generated power Plimit corresponding to the upper limit voltage Vlimit of the output voltage Vo of the
フィードフォワード操作量算出部B6は、目標電圧Vtgtを入力として、高圧オルタネータ22の出力電圧を目標電圧Vtgtにフィードフォワード制御するために要求される界磁電流(以下、フィードフォワード界磁電流Iff)を算出する。すなわち、フィードフォワード界磁電流Iffは、高圧オルタネータ22の発電電力を目標出力Palt*にフィードフォワード制御するための操作量である。なお、フィードフォワード界磁電流Iffは、例えば、目標電圧Vtgt及びフィードフォワード界磁電流Iffが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。
The feedforward manipulated variable calculator B6 receives the target voltage Vtgt and inputs a field current required for feedforward control of the output voltage of the
偏差算出部B7は、目標電圧Vtgtから電圧センサ40によって検出された入力電圧Vinを減算した値である電圧偏差ΔVを算出する。
The deviation calculating unit B7 calculates a voltage deviation ΔV that is a value obtained by subtracting the input voltage Vin detected by the
フィードバック操作量算出部B8は、電圧偏差ΔVを入力として、高圧オルタネータ22の出力電圧を目標電圧Vtgtにフィードバック制御するために要求される界磁電流(以下、フィードバック界磁電流Ifb)を算出する。すなわち、フィードバック界磁電流Ifbは、高圧オルタネータ22の発電電力を目標出力Palt*にフィードバック制御するための操作量である。なお、本実施形態では、フィードバック界磁電流Ifbを、電圧偏差ΔVに基づく比例積分制御によって算出する。
The feedback manipulated variable calculation unit B8 receives the voltage deviation ΔV and calculates a field current (hereinafter referred to as feedback field current Ifb) required for feedback control of the output voltage of the
界磁電流加算部B9は、フィードフォワード界磁電流Iff及びフィードバック界磁電流Ifbの加算値を目標電流Itgtに設定し、設定された目標電流Itgtを界磁電流制御回路22eに対して出力する。これにより、界磁電流Ifrが目標電流Itgtに制御され、高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtに制御される。すなわち、高圧オルタネータ22の発電電力が目標出力Palt*に制御される。なお、本実施形態において、界磁電流制御回路22e及び制御装置28が「発電機操作手段」を構成する。
The field current addition unit B9 sets the addition value of the feedforward field current Iff and the feedback field current Ifb to the target current Itgt, and outputs the set target current Itgt to the field current control circuit 22e. As a result, the field current Ifr is controlled to the target current Itgt, and the output voltage of the
続いて、図4を用いて、制御装置28によって実行される交流モータ26の電流制御について説明する。本実施形態では、目標トルクTm*を実現するための指令電流と交流モータ26に流れる電流とが一致するように、スイッチング素子S¥#を操作する。すなわち、本実施形態では、交流モータ26の駆動トルクが最終的な制御量となるものであるが、駆動トルクを制御すべく、交流モータ26に流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。特に、本実施形態では、交流モータ26に流れる電流を指令電流に制御すべく、電流ベクトル制御を行う。
Subsequently, the current control of the
詳しくは、2相変換部B10は、第1の電流センサ38aの検出値iu、第2の電流センサ38bの検出値iv、及び回転角センサ36の検出値θmに基づき、U相電流iu,V相電流iv,W相電流iwを回転座標系の電流であるd軸電流idr及びq軸電流iqrに変換する。なお、W相電流iwは、キルヒホッフの法則に基づき、第1の電流センサ38aの検出値iu及び第2の電流センサ38bの検出値ivに基づき算出すればよい。
Specifically, the two-phase conversion unit B10 determines the U-phase currents iu, V based on the detection value iu of the first
指令電流算出部B11は、目標トルクTm*に基づき、回転座標系の電流の指令値であるd軸指令電流id*と、q軸指令電流iq*とを算出する。 The command current calculation unit B11 calculates a d-axis command current id * and a q-axis command current iq *, which are current command values of the rotating coordinate system, based on the target torque Tm *.
指令電圧算出部B12は、d軸電流idr,q軸電流iqrをd軸指令電流id*,q軸指令電流iq*にフィードバック制御するための操作量としてd,q軸上の指令電圧vd*,vq*を算出する。具体的には、d軸電流idr及びd軸指令電流id*の偏差Δidに基づく比例積分制御によってd軸上の指令電圧vd*を算出してかつ、q軸電流iqr及びq軸指令電流iq*の偏差Δiqに基づく比例積分制御によってq軸上の指令電圧vq*を算出する。 The command voltage calculation unit B12 uses d and q-axis command voltages vd *, d as operation amounts for feedback control of the d-axis current idr and the q-axis current iqr to the d-axis command current id * and the q-axis command current iq *. vq * is calculated. Specifically, the command voltage vd * on the d-axis is calculated by proportional-integral control based on the deviation Δid between the d-axis current idr and the d-axis command current id *, and the q-axis current iqr and the q-axis command current iq * are calculated. The command voltage vq * on the q-axis is calculated by proportional-integral control based on the deviation Δiq.
3相変換部B13は、回転角センサ36の検出値θmに基づき、d,q軸上の指令電圧vd*,vq*を交流モータ26の固定座標系における3相の指令電圧v¥*(¥=u,v,w)に変換する。これら指令電圧v¥*は、d,q軸電流idr,iqrを指令電流id*,iq*にフィードバック制御するための操作量となる。
The three-phase conversion unit B13 converts the command voltages vd * and vq * on the d and q axes based on the detected value θm of the
操作部B14は、インバータ24の3相の出力電圧を指令電圧v¥*を模擬した電圧とするための上記操作信号g¥#を生成する。本実施形態では、インバータ24の入力電圧Vinにて指令電圧v¥*を規格化したものと、キャリア(例えば三角波信号)との大小比較に基づく正弦波PWM処理によって操作信号g¥#を生成する。操作部B14は、生成された操作信号g¥#をインバータ24に出力する。これにより、交流モータ26のU,V、W相のそれぞれには、交流モータ26の電気角で互いに位相が120度ずれた正弦波状の電圧が印加され、電気角で互いに位相が120度ずれた正弦波状の相電流が流れることとなる。
The operation unit B14 generates the operation signal g ¥ # for setting the three-phase output voltage of the
ところで、本実施形態では、上述したように目標出力Palt*を効率線SL上に設定している。こうした設定がなされる場合、例えばクランク軸16aの回転速度の急変によって高圧オルタネータ22の発電電力が変化することで、高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtよりも低圧側にずれると、高圧オルタネータ22の発電電力が不安定となり得る。こうした事態を回避するためには、高圧オルタネータ22の出力電圧が低圧側にずれる場合であっても、出力電圧を目標電圧Vtgtまで迅速に上昇させることが要求される。ただし、本実施形態では、高圧オルタネータ22として、出力電圧制御の応答性が低い巻線界磁型発電機を用いていることから、高圧オルタネータ22の出力電圧の制御のみでは、出力電圧を目標電圧Vtgtに迅速に制御できない懸念がある。
Incidentally, in the present embodiment, the target output Palt * is set on the efficiency line SL as described above. When such a setting is made, for example, when the output power of the
ここで、本発明者は、インバータ24の操作による交流モータ26のトルク制御の応答性が通常、高圧オルタネータ22の出力電圧制御の応答性よりも高い点に着目した。そして、本発明者は、高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtからずれる状況下において、上記出力電圧の制御に加えて、インバータ24の操作によって交流モータ26のトルクを調整することで、高圧オルタネータ22の出力電圧と目標電圧Vtgtとのずれを速やかに低減できることを見出した。
Here, the inventor has focused on the fact that the responsiveness of the torque control of the
そこで、本実施形態では、指令電流算出部B11の入力側に、目標トルクTm*にトルク調整量ΔTを加算するトルク調整部B15を備えた。そして、以下に説明するトルク調整処理によってトルク調整量ΔTを算出することで、高圧オルタネータ22の出力電圧を目標電圧Vtgtに迅速に制御する。
Therefore, in the present embodiment, the torque adjustment unit B15 that adds the torque adjustment amount ΔT to the target torque Tm * is provided on the input side of the command current calculation unit B11. Then, by calculating the torque adjustment amount ΔT by the torque adjustment process described below, the output voltage of the
図5に、トルク調整処理の手順を示す。この処理は、制御装置28によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。なお、本実施形態において、図5に示す処理が「調整手段」を構成する。
FIG. 5 shows the procedure of torque adjustment processing. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10においてインバータ24の入力電圧Vin(高圧オルタネータ22の出力電圧)を取得する。続くステップS12では、先の図3で説明した手法によって目標電圧Vtgtを設定し、ステップS14では、電圧偏差ΔVを算出する。 In this series of processing, first, in step S10, the input voltage Vin of the inverter 24 (the output voltage of the high-voltage alternator 22) is acquired. In the following step S12, the target voltage Vtgt is set by the method described in FIG. 3, and in step S14, the voltage deviation ΔV is calculated.
続くステップS16では、電圧偏差ΔVが「0」よりも小さい第1の規定値Vα未満であるか否かを判断する。この処理は、高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtを上回ったか否かを判断するための処理である。
In a succeeding step S16, it is determined whether or not the voltage deviation ΔV is less than a first specified value Vα smaller than “0”. This process is a process for determining whether or not the output voltage of the high-
ステップS16において肯定判断された場合には、ステップS18に進み、電圧偏差ΔVに所定の係数K(>0)を乗算した値としてトルク調整量ΔTを算出する。 If an affirmative determination is made in step S16, the process proceeds to step S18, and the torque adjustment amount ΔT is calculated as a value obtained by multiplying the voltage deviation ΔV by a predetermined coefficient K (> 0).
続くステップS20では、トルク調整量ΔTがその上限値TH(>0)を超えたか否かを判断する。そして、ステップS20において肯定判断された場合、ステップS22に進み、トルク調整量ΔTを上限値THとする。これにより、その後目標トルクTm*が増大される場合において、ドライバビリティの低下を回避することができる。 In the subsequent step S20, it is determined whether or not the torque adjustment amount ΔT has exceeded its upper limit value TH (> 0). If a positive determination is made in step S20, the process proceeds to step S22, and the torque adjustment amount ΔT is set to the upper limit value TH. As a result, when the target torque Tm * is subsequently increased, it is possible to avoid a decrease in drivability.
ステップS22の処理が完了した場合や、上記ステップS20において否定判断された場合には、ステップS24に進む。ステップS24では、目標トルクTm*にトルク調整量ΔTを加算することで最終的な目標トルクTm*を設定する。これにより、目標トルクTm*の増大によってd軸指令電流及びq軸指令電流のうち少なくとも一方が調整され、交流モータ26の駆動動力が増大される。
When the process of step S22 is completed or when a negative determination is made in step S20, the process proceeds to step S24. In step S24, the final target torque Tm * is set by adding the torque adjustment amount ΔT to the target torque Tm *. Thus, at least one of the d-axis command current and the q-axis command current is adjusted by increasing the target torque Tm *, and the driving power of the
一方、上記ステップS16において否定判断された場合には、ステップS26に進み、電圧偏差ΔVが「0」よりも大きい第2の規定値Vβを超えたか否かを判断する。この処理は、高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtを下回ったか否かを判断するための処理である。
On the other hand, if a negative determination is made in step S <b> 16, the process proceeds to step S <b> 26, and it is determined whether or not the voltage deviation ΔV exceeds a second specified value Vβ that is larger than “0”. This process is a process for determining whether or not the output voltage of the high-
ステップS26において肯定判断された場合には、ステップS28に進み、電圧偏差ΔVに所定の係数Kを乗算した値としてトルク調整量ΔTを算出する。 If an affirmative determination is made in step S26, the process proceeds to step S28, where the torque adjustment amount ΔT is calculated as a value obtained by multiplying the voltage deviation ΔV by a predetermined coefficient K.
続くステップS30では、トルク調整量ΔTがその下限値TL(<0)未満であるか否かを判断する。そして、ステップS30において肯定判断された場合、ステップS32に進み、トルク調整量ΔTを下限値TLとする。これにより、その後目標トルクTm*が低下される場合において、ドライバビリティの低下を回避することができる。 In the subsequent step S30, it is determined whether or not the torque adjustment amount ΔT is less than the lower limit value TL (<0). If a positive determination is made in step S30, the process proceeds to step S32, and the torque adjustment amount ΔT is set to the lower limit value TL. Thereby, when the target torque Tm * is subsequently reduced, it is possible to avoid a decrease in drivability.
ステップS32の処理が完了した場合や、上記ステップS30において否定判断された場合には、上記ステップS24に進む。これにより、目標トルクTm*の低下によってd軸指令電流及びq軸指令電流のうち少なくとも一方が調整され、交流モータ26の駆動動力が低下される。
When the process of step S32 is completed or when a negative determination is made in step S30, the process proceeds to step S24. As a result, at least one of the d-axis command current and the q-axis command current is adjusted by the decrease in the target torque Tm *, and the driving power of the
ちなみに、上記ステップS26において否定判断された場合には、高圧オルタネータ22の出力電圧と目標電圧Vtgtとのずれが小さいと判断し、ステップS34に進む。ステップS34では、トルク調整量ΔTを「0」に設定し、その後上記ステップS24に進む。
Incidentally, if a negative determination is made in step S26, it is determined that the difference between the output voltage of the
なお、ステップS24の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。 In addition, when the process of step S24 is completed, this series of processes is once complete | finished.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtを上回ったと判断された場合、目標トルクTm*の増大によって交流モータ26の駆動動力を増大させた。一方、高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtを下回ったと判断された場合、目標トルクTm*の低下によって交流モータ26の駆動動力を低下させた。これにより、何らかの要因によって高圧オルタネータ22の出力電圧が目標電圧Vtgtからずれる場合であっても、出力電圧を目標電圧Vtgtに速やかに制御することができる。したがって、高圧オルタネータ22の発電電力が不安定となることを回避するために目標出力Palt*が低めに設定されることを回避でき、高圧オルタネータ22の発電電力が抑制されることを好適に回避することができる。すなわち、高圧オルタネータ22の発電能力を最大限に活用することができる。
(1) When it is determined that the output voltage of the
(2)トルク調整量ΔTを上限値TH又は下限値TLで制限した。トルク調整量ΔTの絶対値が大きくなると、交流モータ26の駆動動力の変化量が大きくなることから、後輪14のトラクション変化によってドライバビリティが低下するおそれがある。このため、トルク調整量ΔTを制限する処理によれば、ドライバビリティの低下を好適に回避することができる。
(2) The torque adjustment amount ΔT is limited by the upper limit value TH or the lower limit value TL. When the absolute value of the torque adjustment amount ΔT increases, the amount of change in the driving power of the
(3)目標電流Itgtの設定を、フィードバック制御に加えて、フィードフォワード制御によって行った。このため、高圧オルタネータ22の出力電圧制御の応答性を向上させることができる。これにより、高圧オルタネータ22の出力電圧が変化する場合であっても、出力電圧と目標電圧Vtgtとが大きくずれることを極力抑制できる。
(3) The target current Itgt was set by feedforward control in addition to feedback control. For this reason, the responsiveness of the output voltage control of the
(4)効率線SLと目標出力Palt*とが交わる点に対応する出力電圧を目標電圧Vtgtとして設定した。高圧オルタネータ22の発電能力を十分に活用すべく、効率線SL上に目標出力Palt*が設定される場合、高圧オルタネータ22の出力電圧の変化によって高圧オルタネータ22の出力電圧が効率線SLよりも低圧側にずれるときに出力電圧が不安定となりやすい。このため、効率線SL上に目標出力Palt*が設定される本実施形態では、トルク調整処理を行うメリットが大きい。
(4) The output voltage corresponding to the point where the efficiency line SL and the target output Palt * intersect is set as the target voltage Vtgt. When the target output Palt * is set on the efficiency line SL in order to fully utilize the power generation capacity of the
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.
・トルク調整量ΔTの算出手法としては、電圧偏差ΔVに基づく比例制御によって算出するものに限らず、例えば、電圧偏差ΔVに基づく比例積分制御によって算出するものであってもよい。 The method for calculating the torque adjustment amount ΔT is not limited to the calculation based on the proportional control based on the voltage deviation ΔV, and for example, the calculation may be performed based on the proportional integration control based on the voltage deviation ΔV.
・目標電流Itgtの算出手法としては、高圧オルタネータ22の発電電力を目標出力に制御するためのフィードフォワード制御及びフィードバック制御の双方によって算出されるものに限らない。例えば、フィードバック制御のみによって算出されるものであってもよい。この場合であっても、調整手段を備えることで、発電電力制御の応答性を高めることはできる。
The method for calculating the target current Itgt is not limited to the one calculated by both feedforward control and feedback control for controlling the generated power of the
・「発電機」としては、高圧オルタネータ及び補機オルタネータの機能が一体化されたものであってもよい。こうした発電機としては、例えば、3相巻線を2組備え、使用する巻線の組数を可変として発電電力の最大値を切り替える構成が挙げられる。 As the “generator”, the functions of the high-voltage alternator and the auxiliary alternator may be integrated. Examples of such a generator include a configuration in which two sets of three-phase windings are provided, and the maximum number of generated power is switched by changing the number of windings to be used.
また、「発電機」としては、巻線界磁型発電機に限らない。要は、発電電力の目標出力への制御の応答性が、出力トルクの指令トルクへの制御の応答性よりも低い発電機であれば、他の発電機であってもよい。 Further, the “generator” is not limited to the wound field type generator. In short, any other generator may be used as long as the responsiveness of the control of the generated power to the target output is lower than the responsiveness of the control of the output torque to the command torque.
・「交流電動機」としては、埋め込み磁石同期モータに限らず、表面磁石同期モータ(SPMSM)であってもよい。また、「交流電動機」としては、永久磁石同期モータに限らず、例えば、巻線界磁型同期モータ等、他の交流電動機であってもよい。 The “AC motor” is not limited to the embedded magnet synchronous motor, but may be a surface magnet synchronous motor (SPMSM). The “AC motor” is not limited to a permanent magnet synchronous motor, and may be another AC motor such as a wound field synchronous motor.
・「インバータ」が備えるスイッチング素子としては、IGBTに限らず、例えばMOSFETであってもよい。 The switching element included in the “inverter” is not limited to the IGBT but may be a MOSFET, for example.
10…車両、12…前輪、14…後輪、16…エンジン、16a…クランク軸、22…高圧オルタネータ、22e…界磁電流制御回路、24…インバータ、26…交流モータ、28…制御装置、B4…目標出力設定部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記出力軸に機械的に接続されてかつ該出力軸の回転動力によって発電する発電機(22)と、
前記発電機から出力される直流電力を交流電力に変換して前記交流電動機に供給するインバータ(24)と、
を備える車両(10)に適用され、
前記交流電動機の駆動動力に見合った電力を前記発電機の発電電力の目標値として設定する目標出力設定手段(B4)と、
前記目標出力設定手段によって設定された前記目標値に前記発電機の発電電力を制御すべく、該発電機を操作する発電機操作手段(22e,28)と、
前記発電機の発電電力と前記目標値とのずれを低減すべく、前記インバータの操作によって前記交流電動機の駆動動力を調整する処理を行う調整手段と、
を備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。 An AC motor (26) for driving a wheel (14) other than the wheel (12) mechanically connected to the output shaft (16a) of the internal combustion engine (16) among the plurality of wheels (12, 14); ,
A generator (22) mechanically connected to the output shaft and generating electric power by the rotational power of the output shaft;
An inverter (24) that converts DC power output from the generator into AC power and supplies the AC power to the AC motor;
Applied to a vehicle (10) comprising
Target output setting means (B4) for setting the power corresponding to the driving power of the AC motor as a target value of the generated power of the generator;
Generator operating means (22e, 28) for operating the generator to control the generated power of the generator to the target value set by the target output setting means;
Adjusting means for performing a process of adjusting the driving power of the AC motor by operating the inverter in order to reduce a deviation between the generated power of the generator and the target value;
A driving force control apparatus for a vehicle, comprising:
前記発電機の発電電力を前記目標値にフィードフォワード制御するために要求される前記界磁巻線に流れる電流を算出するフィードフォワード操作量算出部(B6)と、
前記発電機の発電電力を前記目標値にフィードバック制御するために要求される前記界磁巻線に流れる電流を算出するフィードバック操作量算出部(B8)と、
を備え、
前記フィードフォワード操作量算出部によって算出された電流及び前記フィードバック操作量算出部によって算出された電流の加算値に前記界磁巻線に流れる電流を制御することで、前記発電機の発電電力を前記目標値に制御することを特徴とする請求項4記載の車両の駆動力制御装置。 The generator operating means is
A feedforward manipulated variable calculator (B6) for calculating a current flowing in the field winding required for feedforward control of the generated power of the generator to the target value;
A feedback manipulated variable calculator (B8) for calculating a current flowing in the field winding required for feedback control of the generated power of the generator to the target value;
With
By controlling the current flowing through the field winding to the added value of the current calculated by the feedforward manipulated variable calculator and the current calculated by the feedback manipulated variable calculator, the generated power of the generator is 5. The vehicle driving force control apparatus according to claim 4, wherein the control is performed to a target value.
前記目標出力設定手段によって設定された前記目標値及び前記発電機の回転速度を入力として、前記記憶手段に記憶された前記効率線と前記目標値とが交わる点に対応する前記出力電圧を目標電圧として設定する目標電圧設定手段(B5)と、
を更に備え、
前記フィードフォワード操作量算出部は、前記目標電圧設定手段によって設定された前記目標電圧を入力として、前記フィードフォワード制御するために要求される前記界磁巻線に流れる電流を算出し、
前記フィードバック操作量算出部は、前記目標電圧設定手段によって設定された前記目標電圧と前記インバータの入力電圧との偏差を入力として、前記フィードバック制御するために要求される前記界磁巻線に流れる電流を算出することを特徴とする請求項5記載の車両の駆動力制御装置。 A storage means (28a) in which an efficiency line associated with the output voltage of the generator and the rotation speed of the generator and in which the maximum value of the generated power that can be stably output by the generator is defined is stored. When,
Using the target value set by the target output setting means and the rotation speed of the generator as inputs, the output voltage corresponding to the point where the efficiency line and the target value stored in the storage means intersect with the target voltage. Target voltage setting means (B5) to be set as
Further comprising
The feedforward manipulated variable calculator calculates the current flowing through the field winding required for the feedforward control, using the target voltage set by the target voltage setting means as an input,
The feedback manipulated variable calculation unit receives a deviation between the target voltage set by the target voltage setting means and the input voltage of the inverter as an input, and a current flowing in the field winding required for the feedback control The vehicle driving force control apparatus according to claim 5, wherein:
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JP4456134B2 (en) * | 2007-05-08 | 2010-04-28 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle driving force control device |
JP2010215144A (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | Four-wheel drive control device |
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