JP2015136276A

JP2015136276A - Electrical machinery controller

Info

Publication number: JP2015136276A
Application number: JP2014007531A
Authority: JP
Inventors: 直矢土谷; Naoya Tsuchiya
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-27
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: JP6191472B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrical machinery controller which can stabilize the output voltage of a switching power supply, without using a series power supply and a large capacity capacitor.SOLUTION: An electrical machinery controller 100 controls driving of a starter motor 300 functioning as a generator, and is supplied with a first voltage V1 from an external power supply 200. The external power supply 200 is charged with power generated from the starter motor 300. The electrical machinery controller 100 includes a microcomputer 140, and a switching power supply 110. The microcomputer 140 has a plurality of control modes, and controls driving of the starter motor 300 depending on the control mode. The microcomputer 140 outputs a feed-forward signal to the switching power supply 110, so that the duty ratio of PWM control decreases for a predetermined period, when the control mode is switched to a power generation control mode.

Description

発電機として機能する電機の駆動を制御するとともに、電機が生じた電力によって充電される外部電源から電圧が供給される電機制御装置に関する。 The present invention relates to an electric machine control device that controls driving of an electric machine that functions as a generator and is supplied with a voltage from an external power source that is charged by electric power generated by the electric machine.

従来、発電機として機能する電機の駆動を制御するとともに、電機が生じた電力によって充電される外部電源から、第１電圧が供給される電機制御装置が知られている。この電機制御装置は、第１電圧を第２電圧に変換するスイッチング電源と、電機の駆動を制御する電機制御部と、を備える。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an electric machine control device that controls driving of an electric machine that functions as a generator and that is supplied with a first voltage from an external power source that is charged by electric power generated by the electric machine. The electric machine control device includes a switching power supply that converts a first voltage into a second voltage, and an electric machine control unit that controls driving of the electric machine.

ところで、電機が発電機として駆動して外部電源を充電すると、第１電圧が変動する。これによれば、第１電圧の変動に伴い、第２電圧も変動することとなる。 By the way, when the electric machine is driven as a generator to charge an external power source, the first voltage fluctuates. According to this, the second voltage also varies as the first voltage varies.

これに対し、特許文献１には、スイッチング電源の後段にシリーズ電源を設けることで、第２電圧を安定させることが記載されている。また、スイッチング電源の後段に大容量のコンデンサを設けることで、第２電圧を安定させることが知られている。 On the other hand, Patent Document 1 describes that the second voltage is stabilized by providing a series power supply after the switching power supply. It is also known to stabilize the second voltage by providing a large-capacitance capacitor at the subsequent stage of the switching power supply.

特開２００４−１４７３９１号公報JP 2004-147391 A

しかしながら、スイッチング電源に加えて、シリーズ電源や大容量のコンデンサを用いることは、電機制御装置が大型化するとともに、製造コストが高くなる。 However, using a series power supply or a large-capacitance capacitor in addition to the switching power supply increases the size of the electrical control device and increases the manufacturing cost.

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、シリーズ電源及び大容量のコンデンサを用いること無く、スイッチング電源の出力電圧を安定させることができる電機制御装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an electric machine control apparatus that can stabilize the output voltage of a switching power supply without using a series power supply and a large-capacity capacitor.

ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として下記の実施形態の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。 The invention disclosed herein employs the following technical means to achieve the above object. In addition, the code | symbol in the parenthesis described in a claim and this clause shows the correspondence with the specific means of the following embodiment as one aspect, Comprising: The technical scope of invention is limited is not.

開示された発明のひとつは、少なくとも発電機として機能する電機（３００）の駆動を制御するとともに、電機が生じた電力によって充電される外部電源（２００）から、第１電圧が供給される電機制御装置であって、複数の制御モードを有し、制御モードに応じて電機の駆動を制御する電機制御部（１４０）と、スイッチング素子（１１２）と該スイッチング素子をＰＷＭ制御するスイッチング制御部（１１８）とを有し、第１電圧を該第１電圧よりも低い第２電圧に変換するスイッチング電源（１１０）と、を備え、電機制御部は、制御モードとして、電機を発電機として機能させる発電制御モードを有し、制御モードを発電制御モードに切り換えると、発電制御モード以外の制御モードで制御する場合に対して、ＰＷＭ制御のデューティ比が所定期間小さくなるように、フィードフォワード信号をスイッチング電源に出力することを特徴とする。 One of the disclosed inventions controls the drive of an electric machine (300) that functions as at least a generator, and controls the electric machine to be supplied with a first voltage from an external power source (200) that is charged by electric power generated by the electric machine. The apparatus has a plurality of control modes, and controls an electric machine control unit (140) that controls driving of the electric machine according to the control mode, a switching element (112), and a switching control unit (118) that performs PWM control of the switching element. And a switching power supply (110) that converts the first voltage to a second voltage lower than the first voltage, and the electric machine control unit generates electric power that causes the electric machine to function as a generator as a control mode. When a control mode is provided and the control mode is switched to the power generation control mode, the PWM control duty is not As the ratio decreases the predetermined time period, and outputs a feed forward signal to the switching power supply.

制御モードを発電制御モードに切り換えると、電機が発電機として機能して外部電源が充電され、第１電圧が上昇する。これに対し、本発明では、発電制御モードへ切り換えると、デューティ比が小さくなる。したがって、第１電圧の上昇に伴って第２電圧が上昇することを抑制することができる。つまり、第２電圧を安定させることができる。 When the control mode is switched to the power generation control mode, the electric machine functions as a generator, the external power supply is charged, and the first voltage increases. On the other hand, in the present invention, when the mode is switched to the power generation control mode, the duty ratio becomes small. Therefore, it is possible to suppress the second voltage from increasing as the first voltage increases. That is, the second voltage can be stabilized.

これによれば、シリーズ電源及び大容量のコンデンサを用いること無く、スイッチング電源の出力電圧を安定させることができる。 According to this, the output voltage of the switching power supply can be stabilized without using a series power supply and a large-capacity capacitor.

第１実施形態に係る電機制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic structure of an electric machinery control device concerning a 1st embodiment. ＰＷＭ制御を説明するためのタイミングチャート図である。It is a timing chart for demonstrating PWM control. 第２実施形態に係る電機制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the electrical machinery control apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, common or related elements are given the same reference numerals.

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る電機制御装置１００の概略構成について説明する。 (First embodiment)
First, a schematic configuration of the electric machine control device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態において、電機制御装置１００は、スイッチング電源１１０と、平滑用コンデンサ１３０と、マイコン１４０と、を備える。外部電源２００から電機制御装置１００に第１電圧Ｖ１が供給され、電機制御装置１００はスタータモータ３００の駆動を制御する。外部電源２００としては、例えば鉛バッテリを採用することができる。 In the present embodiment, the electric machine control device 100 includes a switching power supply 110, a smoothing capacitor 130, and a microcomputer 140. The first voltage V <b> 1 is supplied from the external power source 200 to the electric machine control device 100, and the electric machine control device 100 controls the drive of the starter motor 300. As the external power source 200, for example, a lead battery can be adopted.

スタータモータ３００は、外部電源２００から電力を供給され、車両のエンジン４００を始動する電動機として機能する。さらに、スタータモータ３００は、エンジン４００の回転により外部電源２００を充電する発電機として機能する。なお、スタータモータ３００は、特許請求の範囲の電機に相当する。また、スイッチング電源１１０、平滑用コンデンサ１３０、及び、マイコン１４０は、同一基板上に配置される。 The starter motor 300 is supplied with electric power from the external power source 200 and functions as an electric motor that starts the engine 400 of the vehicle. Furthermore, the starter motor 300 functions as a generator that charges the external power source 200 by the rotation of the engine 400. The starter motor 300 corresponds to the electric machine in the claims. The switching power supply 110, the smoothing capacitor 130, and the microcomputer 140 are arranged on the same substrate.

スイッチング電源１１０は、外部電源２００が出力する第１電圧Ｖ１を、第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧Ｖ２に変換する。スイッチング電源１１０は、チョッパ式の定電圧電源であって、スイッチング素子１１２と、コイル１１４と、ダイオード１１６と、スイッチング制御部１１８と、を有する。 The switching power supply 110 converts the first voltage V1 output from the external power supply 200 into a second voltage V2 that is lower than the first voltage V1. The switching power supply 110 is a chopper type constant voltage power supply, and includes a switching element 112, a coil 114, a diode 116, and a switching control unit 118.

スイッチング素子１１２は、電源経路に直列に接続されるバイポーラトランジスタである。スイッチング制御部１１８が出力するＰＷＭ信号に基づいてベース電流が増減することで、スイッチング素子１１２がオンオフ動作する。 The switching element 112 is a bipolar transistor connected in series with the power supply path. As the base current increases or decreases based on the PWM signal output from the switching control unit 118, the switching element 112 is turned on and off.

コイル１１４は、スイッチング素子１１２の後段であって、電源経路に直列に接続される。スイッチング素子１１２のオン時にエネルギーを蓄積し、オフ時に蓄積されたエネルギーを放出する。 The coil 114 is a subsequent stage of the switching element 112 and is connected in series to the power supply path. Energy is stored when the switching element 112 is on, and the stored energy is released when the switching element 112 is off.

ダイオード１１６は、カソードがスイッチング素子１１２とコイル１１４との接続点に接続され、アノードがグランドと接続される。ダイオード１１６は、スイッチング素子１１２のオフ時にのみ導通する整流ダイオードである。 The diode 116 has a cathode connected to a connection point between the switching element 112 and the coil 114, and an anode connected to the ground. The diode 116 is a rectifier diode that conducts only when the switching element 112 is off.

スイッチング制御部１１８は、スイッチング素子１１２に対しＰＷＭ信号を出力することでＰＷＭ制御を行う。スイッチング制御部１１８は、フィードバック信号及びフィードフォワード信号に基づき、スイッチング素子１１２をＰＷＭ制御する。スイッチング制御部１１８は、比較器１２０と、ＰＷＭ制御部１２２と、を有する。 The switching control unit 118 performs PWM control by outputting a PWM signal to the switching element 112. The switching control unit 118 performs PWM control of the switching element 112 based on the feedback signal and the feedforward signal. The switching control unit 118 includes a comparator 120 and a PWM control unit 122.

比較器１２０は、電源経路との接続点から、フィードバック信号として第２電圧を取得する。比較器１２０の反転入力側に第２電圧Ｖ２が入力され、非反転入力側に予め設定された参照電圧Ｖｒが入力される。比較器１２０は、第２電圧Ｖ２と、参照電圧Ｖｒと、を比較し、比較結果をＰＷＭ制御部１２２に出力する。参照電圧Ｖｒは、マイコン１４０が作動するための所望の電圧である。 The comparator 120 acquires the second voltage as a feedback signal from the connection point with the power supply path. The second voltage V2 is input to the inverting input side of the comparator 120, and a preset reference voltage Vr is input to the non-inverting input side. The comparator 120 compares the second voltage V2 with the reference voltage Vr and outputs the comparison result to the PWM control unit 122. The reference voltage Vr is a desired voltage for the microcomputer 140 to operate.

ＰＷＭ制御部１２２は、第２電圧Ｖ２が参照電圧Ｖｒとなるように、比較器１２０の比較結果及びフィードフォワード信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。そして、ＰＷＭ制御部１２２は、スイッチング素子１１２に対し、生成したＰＷＭ信号を出力することでＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭ制御の詳細な説明は、下記に示す。 The PWM control unit 122 generates a PWM signal based on the comparison result of the comparator 120 and the feedforward signal so that the second voltage V2 becomes the reference voltage Vr. The PWM control unit 122 performs PWM control by outputting the generated PWM signal to the switching element 112. A detailed description of PWM control is given below.

平滑用コンデンサ１３０は、スイッチング電源１１０の後段であって、比較器１２０における電源経路との接続点と一方の極が接続され、グランドと他方の極が接続される。平滑用コンデンサ１３０は、スイッチング電源１１０が出力する第２電圧Ｖ２を平滑化して、マイコン１４０に第２電圧Ｖ２を印加する。 The smoothing capacitor 130 is a subsequent stage of the switching power supply 110, and is connected to a connection point with the power supply path in the comparator 120 and one pole, and is connected to the ground and the other pole. The smoothing capacitor 130 smoothes the second voltage V2 output from the switching power supply 110, and applies the second voltage V2 to the microcomputer 140.

マイコン１４０は、第２電圧Ｖ２が供給され、スタータモータ３００を制御する。マイコン１４０は、複数の制御モードを有し、制御モードに応じて、スタータモータ３００を制御する。上記のように、スタータモータ３００は、電動機及び発電機として機能する。 The microcomputer 140 is supplied with the second voltage V <b> 2 and controls the starter motor 300. The microcomputer 140 has a plurality of control modes, and controls the starter motor 300 according to the control modes. As described above, the starter motor 300 functions as an electric motor and a generator.

マイコン１４０は、制御モードとして回転制御モードを有する。回転制御モードの場合に、スタータモータ３００は、エンジン４００と接続され、電動機として機能する。このとき、スタータモータ３００は、外部電源２００から図示しないインバータを介して電力供給を受けて回転し、エンジン４００を始動させる。 The microcomputer 140 has a rotation control mode as a control mode. In the rotation control mode, the starter motor 300 is connected to the engine 400 and functions as an electric motor. At this time, the starter motor 300 rotates by receiving power supply from the external power source 200 via an inverter (not shown), and starts the engine 400.

また、マイコン１４０は、制御モードとして発電制御モードを有する。発電制御モードの場合に、スタータモータ３００は、エンジン４００と接続され、発電機として機能する。このとき、スタータモータ３００は、エンジン４００が回転することによって回転し、回転により生じた電力を、インバータを介して外部電源２００に充電する。 Further, the microcomputer 140 has a power generation control mode as a control mode. In the power generation control mode, the starter motor 300 is connected to the engine 400 and functions as a generator. At this time, the starter motor 300 rotates as the engine 400 rotates, and charges the electric power generated by the rotation to the external power source 200 via the inverter.

また、マイコン１４０は、制御モードとして無負荷モードを有する。無負荷モードの場合に、スタータモータ３００は、エンジン４００と接続されず、回転しない。マイコン１４０は、制御モードに応じたフィードフォワード信号をＰＷＭ制御部１２２に出力する。なお、マイコン１４０は、特許請求の範囲の電機制御装置に相当する。 Moreover, the microcomputer 140 has a no-load mode as a control mode. In the no-load mode, starter motor 300 is not connected to engine 400 and does not rotate. The microcomputer 140 outputs a feedforward signal corresponding to the control mode to the PWM control unit 122. The microcomputer 140 corresponds to the electric machine control device recited in the claims.

次に、図２に基づき、ＰＷＭ制御部１２２によるＰＷＭ制御について説明する。 Next, PWM control by the PWM control unit 122 will be described with reference to FIG.

本実施形態において、ＰＷＭ制御部１２２は、閾値電圧Ｖｔｈと、三角波Ｖｔｒと、を比較することによりＰＷＭ制御のデューティ比を算出する。三角波Ｖｔｒよりも閾値電圧Ｖｔｈのほうが大きい場合に、スイッチング素子１１２をオンにするようなＰＷＭ信号を出力する。また、三角波Ｖｔｒよりも閾値電圧Ｖｔｈのほうが小さい場合に、スイッチング素子１１２をオフにするようなＰＷＭ信号を出力する。 In the present embodiment, the PWM control unit 122 calculates the duty ratio of the PWM control by comparing the threshold voltage Vth and the triangular wave Vtr. When the threshold voltage Vth is larger than the triangular wave Vtr, a PWM signal that turns on the switching element 112 is output. When the threshold voltage Vth is smaller than the triangular wave Vtr, a PWM signal that turns off the switching element 112 is output.

三角波Ｖｔｒは、一定の周期及び振幅を有する。ＰＷＭ制御部１２２は、閾値電圧Ｖｔｈの大きさを変えることによって、ＰＷＭ制御のデューティ比を変える。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、特許請求の範囲の閾値に相当し、三角波Ｖｔｒは、特許請求の範囲の基準波に相当する。 The triangular wave Vtr has a constant period and amplitude. The PWM control unit 122 changes the duty ratio of the PWM control by changing the magnitude of the threshold voltage Vth. The threshold voltage Vth corresponds to the threshold value in the claims, and the triangular wave Vtr corresponds to the reference wave in the claims.

フィードフォワード信号は、それぞれの制御モードに応じて異なる値を有する信号である。ＰＷＭ制御部１２２は、フィードフォワード信号に基づいて、制御モードが切り換えられたか否かを判定する。 The feedforward signal is a signal having a different value depending on each control mode. The PWM control unit 122 determines whether the control mode has been switched based on the feedforward signal.

ここで、制御モードが切り換えられた場合、第１電圧Ｖ１が変動する。詳しくは、時間Ｔ１において、マイコン１４０が制御モードを回転制御モードに切り換えると、一定値であった第１電圧Ｖ１が一時的に降下し、所定期間経つと上昇して元の一定値に回復する。また、時間Ｔ２において、発電制御モードに切り換えると、第１電圧Ｖ１が一時的に上昇し、所定期間経つと降下して元の一定値に回復する。 Here, when the control mode is switched, the first voltage V1 varies. Specifically, when the microcomputer 140 switches the control mode to the rotation control mode at the time T1, the first voltage V1 that has been a constant value temporarily drops and then rises after a predetermined period and recovers to the original constant value. . Further, when switching to the power generation control mode at time T2, the first voltage V1 temporarily rises, drops after a predetermined period, and recovers to the original constant value.

図２では、時間Ｔ１まで、制御モードとして無負荷モードが設定される。ＰＷＭ制御部１２２は、比較器１２０の比較結果に基づいて、第２電圧Ｖ２が参照電圧Ｖｒとなるように、閾値電圧Ｖｔｈの大きさを算出する。ここで、算出した閾値電圧Ｖｔｈをフィードバック電圧Ｖｆｂとする。 In FIG. 2, the no-load mode is set as the control mode until time T1. Based on the comparison result of the comparator 120, the PWM control unit 122 calculates the magnitude of the threshold voltage Vth so that the second voltage V2 becomes the reference voltage Vr. Here, the calculated threshold voltage Vth is defined as a feedback voltage Vfb.

時間Ｔ１において、マイコン１４０が制御モードを無負荷モードから回転制御モードに切り換える。ＰＷＭ制御部１２２は、フィードフォワード信号に基づいて、制御モードが切り換えられたと判定する。 At time T1, the microcomputer 140 switches the control mode from the no-load mode to the rotation control mode. The PWM control unit 122 determines that the control mode has been switched based on the feedforward signal.

回転制御モードに切り換えられると、時間Ｔ１から時間ｄＴ１が経過するまでは、閾値電圧Ｖｔｈを補正して、ＰＷＭ制御のデューティ比を変更する。詳しくは、フィードバック電圧Ｖｆｂにフィードフォワード電圧Ｖｆｆを加算する。ここで、フィードフォワード電圧Ｖｆｆは、正の値を有する。 When the mode is switched to the rotation control mode, the threshold voltage Vth is corrected and the duty ratio of the PWM control is changed until the time dT1 elapses from the time T1. Specifically, the feedforward voltage Vff is added to the feedback voltage Vfb. Here, the feedforward voltage Vff has a positive value.

フィードフォワード電圧Ｖｆｆは、時間Ｔ１において最大である。また、フィードフォワード電圧Ｖｆｆは、第１電圧Ｖ１の回復に応じて、時間の経過とともに小さくなり、時間Ｔ１から時間ｄＴ１が経過するとゼロとなる。フィードフォワード電圧Ｖｆｆの大きさ及び時間ｄＴ１は、制御モードの切り換えによる第１電圧Ｖ１の降下量及び元の一定値に回復する時間に応じて決定される。 The feedforward voltage Vff is maximum at time T1. Further, the feedforward voltage Vff decreases with time as the first voltage V1 recovers, and becomes zero when time dT1 elapses from time T1. The magnitude of the feedforward voltage Vff and the time dT1 are determined according to the amount of decrease in the first voltage V1 due to the switching of the control mode and the time to recover to the original constant value.

時間Ｔ１から時間ｄＴ１が経過した後、時間Ｔ２までは、第１電圧Ｖ１の変動が小さい。そのため、フィードフォワード信号に基づき閾値電圧Ｖｔｈを補正しない。つまり、閾値電圧Ｖｔｈは、比較器１２０の比較結果に基づいて算出されたフィードバック電圧Ｖｆｂとされる。 After the time dT1 has elapsed from the time T1, the fluctuation of the first voltage V1 is small until the time T2. Therefore, the threshold voltage Vth is not corrected based on the feedforward signal. That is, the threshold voltage Vth is the feedback voltage Vfb calculated based on the comparison result of the comparator 120.

時間Ｔ２において、マイコン１４０が制御モードを発電制御モードに切り換える。ＰＷＭ制御部１２２は、フィードフォワード信号に基づいて、制御モードが切り換えられたと判定する。発電制御モードに切り換えられると、時間Ｔ２から時間ｄＴ２が経過するまでは、閾値電圧Ｖｔｈを補正して、ＰＷＭ制御のデューティ比を変更する。 At time T2, the microcomputer 140 switches the control mode to the power generation control mode. The PWM control unit 122 determines that the control mode has been switched based on the feedforward signal. When the mode is switched to the power generation control mode, the threshold voltage Vth is corrected and the duty ratio of the PWM control is changed until the time dT2 elapses from the time T2.

詳しくは、回転制御モードに切り換えた場合と同様に、フィードバック電圧Ｖｆｂにフィードフォワード電圧Ｖｆｆを加算する。ここで、フィードフォワード電圧Ｖｆｆは、負の値を有する。フィードフォワード電圧Ｖｆｆは、時間Ｔ２において最小である。また、フィードフォワード電圧Ｖｆｆは、第１電圧Ｖ１の回復に応じて、時間の経過とともに大きくなり、時間Ｔ２から時間ｄＴ２が経過するとゼロとなる。フィードフォワード電圧Ｖｆｆの大きさ及び時間ｄＴ２は、制御モードの切り換えによる第１電圧Ｖ１の上昇量及び元の一定値に回復する時間に応じて決定される。 Specifically, the feedforward voltage Vff is added to the feedback voltage Vfb in the same manner as when switching to the rotation control mode. Here, the feedforward voltage Vff has a negative value. The feedforward voltage Vff is minimum at time T2. Further, the feedforward voltage Vff increases with time as the first voltage V1 recovers, and becomes zero when time dT2 elapses from time T2. The magnitude of the feedforward voltage Vff and the time dT2 are determined according to the amount of increase in the first voltage V1 due to the switching of the control mode and the time for restoring to the original constant value.

時間Ｔ２から時間ｄＴ２が経過した後は、第１電圧Ｖ１の変動が小さい。そのため、フィードフォワード信号に基づき閾値電圧Ｖｔｈを補正しない。つまり、閾値電圧Ｖｔｈは、比較器１２０の比較結果に基づいて算出されたフィードバック電圧Ｖｆｂとされる。 After the time dT2 has elapsed from the time T2, the fluctuation of the first voltage V1 is small. Therefore, the threshold voltage Vth is not corrected based on the feedforward signal. That is, the threshold voltage Vth is the feedback voltage Vfb calculated based on the comparison result of the comparator 120.

次に、上記した電機制御装置１００の効果について説明する。 Next, the effect of the electric machine control device 100 will be described.

制御モードを回転制御モードに切り換えた場合、第１電圧Ｖ１が降下する。本実施形態では、回転制御モードに切り換えた場合に、デューティ比を大きくする。これによれば、制御モードの切り換えに伴い第１電圧Ｖ１が降下した場合であっても、第２電圧Ｖ２を参照電圧Ｖｒに保つことができる。つまり、第２電圧Ｖ２を安定させることができる。 When the control mode is switched to the rotation control mode, the first voltage V1 drops. In the present embodiment, the duty ratio is increased when switching to the rotation control mode. According to this, even when the first voltage V1 drops as the control mode is switched, the second voltage V2 can be maintained at the reference voltage Vr. That is, the second voltage V2 can be stabilized.

また、制御モードを発電制御モードに切り換えた場合、第１電圧Ｖ１が上昇する。本実施形態では、発電制御モードに切り換えた場合に、デューティ比を小さくする。これによれば、制御モードの切り換えに伴い第１電圧Ｖ１が上昇した場合であっても、第２電圧Ｖ２を参照電圧Ｖｒに保つことができる。つまり、第２電圧Ｖ２を安定させることができる。 Further, when the control mode is switched to the power generation control mode, the first voltage V1 increases. In the present embodiment, the duty ratio is reduced when switching to the power generation control mode. According to this, even if the first voltage V1 rises with the switching of the control mode, the second voltage V2 can be kept at the reference voltage Vr. That is, the second voltage V2 can be stabilized.

また、本実施形態において、スイッチング制御部１１８は、フィードバック信号として第２電圧Ｖ２を取得し、フィードバック信号及びフィードフォワード信号に基づいてＰＷＭ制御する。これによれば、第２電圧Ｖ２をフィードバックするため、第２電圧Ｖ２が変動する場合に、その変動を抑制するようにＰＷＭ制御することができる。つまり、第２電圧Ｖ２をより安定させることができる。 In the present embodiment, the switching control unit 118 acquires the second voltage V2 as a feedback signal, and performs PWM control based on the feedback signal and the feedforward signal. According to this, since the second voltage V2 is fed back, when the second voltage V2 varies, PWM control can be performed so as to suppress the variation. That is, the second voltage V2 can be further stabilized.

ところで、マイコン１４０が制御モードを切り換えると第１電圧Ｖ１が変動する。さらに、制御モードを切り換えた後、時間経過とともに、第１電圧Ｖ１が、変動する前の値に回復する。これによれば、閾値電圧Ｖｔｈの補正量を、制御モードを切り換えた後も一定とすると、回復に応じて第２電圧Ｖ２が変動することとなる。 By the way, when the microcomputer 140 switches the control mode, the first voltage V1 varies. Furthermore, after switching the control mode, the first voltage V1 recovers to the value before the fluctuation with time. According to this, if the correction amount of the threshold voltage Vth is constant even after the control mode is switched, the second voltage V2 varies according to the recovery.

本実施形態によれば、スイッチング制御部１１８が、時間経過とともに、閾値電圧Ｖｔｈの補正量であるフィードフォワード電圧Ｖｆｆを小さくする。すなわち、マイコン１４０が制御モードを回転制御モードに切り換えた後、時間経過とともに、閾値電圧Ｖｔｈを小さくする。また、発電制御モードに切り換えた後、時間経過とともに、閾値電圧Ｖｔｈを大きくする。これによれば、第１電圧Ｖ１の回復に応じて、デューティ比を、制御モードを切り換える前のデューティ比に戻すことができる。したがって、第１電圧Ｖ１の回復に応じて第２電圧Ｖ２が変動することを抑制することができる。つまり、第２電圧Ｖ２をより安定させることができる。 According to the present embodiment, the switching control unit 118 decreases the feedforward voltage Vff that is the correction amount of the threshold voltage Vth with time. That is, after the microcomputer 140 switches the control mode to the rotation control mode, the threshold voltage Vth is decreased with time. In addition, after switching to the power generation control mode, the threshold voltage Vth is increased with time. According to this, the duty ratio can be returned to the duty ratio before switching the control mode in accordance with the recovery of the first voltage V1. Therefore, it is possible to suppress the second voltage V2 from fluctuating according to the recovery of the first voltage V1. That is, the second voltage V2 can be further stabilized.

また、本実施形態において、スイッチング電源１１０及びマイコン１４０は、同一の基板上に配置される。これによれば、電機制御装置１００を小型化することができる。 In the present embodiment, the switching power supply 110 and the microcomputer 140 are disposed on the same substrate. According to this, the electric machine control apparatus 100 can be reduced in size.

なお、本実施形態では、三角波Ｖｔｒと閾値電圧Ｖｔｈとを比較することにより、デューティ比を算出する例を示したが、これに限定するものではない。 In the present embodiment, the example in which the duty ratio is calculated by comparing the triangular wave Vtr and the threshold voltage Vth has been described. However, the present invention is not limited to this.

また、基準波として三角波Ｖｔｒを用いる例を示したが、これに限定するものではない。のこぎり波を用いる構成を採用することもできる。 Moreover, although the example which uses the triangular wave Vtr as a reference wave was shown, it is not limited to this. A configuration using a sawtooth wave can also be adopted.

また、本施形態では、時間経過とともに、フィードフォワード信号に基づく閾値電圧Ｖｔｈの補正量を小さくする例を示したが、これに限定するものではない。フィードフォワード信号に基づく閾値電圧Ｖｔｈの補正量を制御モードの切り換えから所定期間一定とする構成を採用することもできる。例えば、制御モードを回転制御モードに切り換えた場合に、次に制御モードが切り換えられるまでは、フィードバック電圧Ｖｆｂに、時間経過によらず一定値のフィードフォワード電圧Ｖｆｆを加算する。 Further, in the present embodiment, an example in which the correction amount of the threshold voltage Vth based on the feedforward signal is decreased with time has been described, but the present invention is not limited to this. It is also possible to adopt a configuration in which the correction amount of the threshold voltage Vth based on the feedforward signal is constant for a predetermined period from switching of the control mode. For example, when the control mode is switched to the rotation control mode, the feedforward voltage Vff having a constant value is added to the feedback voltage Vfb regardless of the elapsed time until the next control mode is switched.

これによれば、制御モードの切り換えによる第１電圧Ｖ１の変動を抑制することができる。また、制御モードの切り換えから所定期間経過すると、第１電圧Ｖ１が上昇して回復する。そのため、第２電圧Ｖ２も上昇するが、ＰＷＭ制御部１２２は、比較器１２０の比較結果に基づき、この上昇を抑制するようにフィードバック電圧Ｖｆｂを降下させる。したがって、閾値電圧Ｖｔｈは、時間経過とともに降下することとなる。これによれば、第１電圧Ｖ１の回復に応じて、第２電圧Ｖ２が変動することを抑制することができる。 According to this, the fluctuation | variation of the 1st voltage V1 by switching of a control mode can be suppressed. In addition, when a predetermined period elapses from the switching of the control mode, the first voltage V1 rises and recovers. Therefore, the second voltage V2 also increases, but the PWM control unit 122 decreases the feedback voltage Vfb so as to suppress this increase based on the comparison result of the comparator 120. Therefore, the threshold voltage Vth decreases with time. According to this, it can suppress that the 2nd voltage V2 fluctuates according to recovery of the 1st voltage V1.

（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した電機制御装置１００と共通する部分についての説明は割愛する。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, the description of the parts common to the electric machine control device 100 shown in the first embodiment is omitted.

本実施形態において、車両内に複数の制御装置がある場合を示す。電機制御装置１００ａは、スタータモータ３００を制御する。また、制御装置１００ｂは、スタータモータ３００のシステムとは異なるシステムを制御する。 In this embodiment, the case where there are a plurality of control devices in the vehicle is shown. The electric machine control device 100 a controls the starter motor 300. In addition, the control device 100b controls a system different from the system of the starter motor 300.

電機制御装置１００ａは、スイッチング電源１１０ａ、平滑用コンデンサ１３０ａ，及び、マイコン１４０ａを有する。スイッチング電源１１０ａ、平滑用コンデンサ１３０ａ、及び、マイコン１４０ａは、同一の基板上に配置される。 The electric machine control device 100a includes a switching power supply 110a, a smoothing capacitor 130a, and a microcomputer 140a. The switching power supply 110a, the smoothing capacitor 130a, and the microcomputer 140a are arranged on the same substrate.

制御装置１００ｂは、スイッチング電源１１０ｂ、平滑用コンデンサ１３０ｂ、及び、マイコン１４０ｂを有する。スイッチング電源１１０ｂ、平滑用コンデンサ１３０ｂ、及び、マイコン１４０ｂは、電機制御装置１００ａとは異なる基板上に配置される。スイッチング電源１１０ａの構成は、スイッチング電源１１０ｂの構成と同様である。そのため、便宜上、具体的構成を省略して図示する。また、スイッチング電源１１０ｂが、特許請求の範囲のスイッチング電源に相当し、マイコン１４０ａが、特許請求の範囲の電機制御部に相当する。 The control device 100b includes a switching power supply 110b, a smoothing capacitor 130b, and a microcomputer 140b. The switching power supply 110b, the smoothing capacitor 130b, and the microcomputer 140b are arranged on a different board from the electric machine control device 100a. The configuration of the switching power supply 110a is the same as the configuration of the switching power supply 110b. Therefore, for convenience, a specific configuration is omitted for illustration. Further, the switching power supply 110b corresponds to the switching power supply in the claims, and the microcomputer 140a corresponds to the electric control unit in the claims.

スイッチング電源１１０ａ及びスイッチング電源１１０ｂは、外部電源２００から第１電圧Ｖ１が供給される。マイコン１４０ａがスタータモータ３００を制御し、マイコン１４０ｂは、図示しない駆動装置を制御する。 The switching power supply 110a and the switching power supply 110b are supplied with the first voltage V1 from the external power supply 200. The microcomputer 140a controls the starter motor 300, and the microcomputer 140b controls a driving device (not shown).

マイコン１４０ａは、スイッチング電源１１０ａ及びスイッチング電源１１０ｂのＰＷＭ制御部１２２に対し、通信手段を用いてフィードフォワード信号を出力する。例えば、通信手段としては、ＣＡＮ（登録商標）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）の通信プロトコルに準拠したネットワークや、直接信号線をワイヤハーネスで接続する構成を採用することができる。スイッチング電源１１０ｂのＰＷＭ制御部１２２は、フィードフォワード信号に基づきスイッチング素子１１２をＰＷＭ制御する。 The microcomputer 140a outputs a feed forward signal to the PWM control unit 122 of the switching power supply 110a and the switching power supply 110b using a communication unit. For example, as a communication means, it is possible to adopt a network conforming to a communication protocol of CAN (Registered Trademark), LIN (Local Interconnect Network), or FlexRay (Registered Trademark), or a configuration in which signal lines are directly connected by a wire harness. . The PWM control unit 122 of the switching power supply 110b performs PWM control of the switching element 112 based on the feedforward signal.

本実施形態によれば、第１実施形態に示した電機制御装置１００と同様の効果を奏することができる。さらに、スタータモータ３００を制御しない制御装置１００ｂのスイッチング電源１１０ｂにおいても、フィードフォワード信号が出力される。これによれば、スイッチング電源１１０ｂにおいても、制御モードの切り換えに伴い、ＰＷＭ制御のデューティ比を変更することができる。つまり、マイコン１４０ｂに供給する第２電圧Ｖ２を安定させることができる。 According to this embodiment, the same effects as those of the electric machine control device 100 shown in the first embodiment can be obtained. Furthermore, a feedforward signal is output also in the switching power supply 110b of the control device 100b that does not control the starter motor 300. According to this, also in the switching power supply 110b, the duty ratio of the PWM control can be changed with the switching of the control mode. That is, the second voltage V2 supplied to the microcomputer 140b can be stabilized.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

なお、上記実施形態では、電機制御装置１００，１００ａがスタータモータ３００を制御する例を示したが、これに限定するものではない。電機制御装置１００，１００ａは、少なくとも発電機として機能する電機の駆動を制御するとともに、電機で生じた電力によって充電される外部電源から第１電圧Ｖ１が供給される構成であれば採用することができる。 In the above-described embodiment, the example in which the electric machine control devices 100 and 100a control the starter motor 300 is shown, but the present invention is not limited to this. The electric machine control devices 100 and 100a may be adopted as long as it controls at least the drive of the electric machine functioning as a generator and is supplied with the first voltage V1 from an external power source charged by the electric power generated by the electric machine. it can.

また、上記実施形態では、マイコン１４０，１４０ａによりスタータモータ３００を制御する例を示したが、これに限定するものではない。例えば、ＡＳＩＣによりスタータモータ３００を制御する構成を採用することもできる。 Moreover, although the example which controls the starter motor 300 by the microcomputers 140 and 140a was shown in the said embodiment, it is not limited to this. For example, a configuration in which the starter motor 300 is controlled by an ASIC can be employed.

また、上記実施形態において、スイッチング電源１１０，１１０ｂが、コイル１１４と、スイッチング素子１１２と、ダイオード１１６と、スイッチング制御部１１８と、を有する例を示したが、これに限定するものではない。少なくともスイッチング素子１１２と該スイッチング素子１１２を制御するスイッチング制御部１１８とを有し、第１電圧Ｖ１を第２電圧Ｖ２に変換する構成であれば採用することができる。 Moreover, although the switching power supply 110, 110b has shown the example which has the coil 114, the switching element 112, the diode 116, and the switching control part 118 in the said embodiment, it is not limited to this. Any configuration that includes at least the switching element 112 and the switching control unit 118 that controls the switching element 112 and converts the first voltage V1 into the second voltage V2 can be employed.

また、上記実施形態において、スイッチング制御部１１８がアナログ回路により構成される例を示したが、これに限定するものではない。デジタル回路により構成される例を採用することもできる。 Moreover, in the said embodiment, although the switching control part 118 showed the example comprised by an analog circuit, it is not limited to this. An example constituted by a digital circuit can also be adopted.

また、上記実施形態において、スイッチング制御部１１８は、フィードバック信号及びフィードフォワード信号に基づいてＰＷＭ制御する例を示したが、これに限定するものではない。スイッチング制御部１１８が、フィードバック信号を取得しない構成を採用することもできる。例えば、一定値の電圧にフィードフォワード電圧Ｖｆｆを加算することで閾値電圧Ｖｔｈを補正して、ＰＷＭ信号を生成することもできる。 In the above embodiment, the switching control unit 118 performs the PWM control based on the feedback signal and the feedforward signal. However, the present invention is not limited to this. A configuration in which the switching control unit 118 does not acquire a feedback signal may be employed. For example, the PWM signal can be generated by correcting the threshold voltage Vth by adding the feedforward voltage Vff to a constant voltage.

１００・・・電機制御装置、１００ａ・・・電機制御装置、１００ｂ・・・制御装置、１１０・・・スイッチング電源、１１０ａ・・・スイッチング電源、１１０ｂ・・・スイッチング電源、１１２・・・スイッチング素子、１１４・・・コイル、１１６・・・ダイオード、１１８・・・スイッチング制御部、１２０・・・比較器、１２２・・・ＰＷＭ制御部、１３０・・・平滑用コンデンサ、１３０ａ・・・平滑用コンデンサ、１３０ｂ・・・平滑用コンデンサ、１４０・・・マイコン、１４０ａ・・・マイコン、１４０ｂ・・・マイコン、２００・・・外部電源、３００・・・スタータモータ、４００・・・エンジン DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Electric control apparatus, 100a ... Electric control apparatus, 100b ... Control apparatus, 110 ... Switching power supply, 110a ... Switching power supply, 110b ... Switching power supply, 112 ... Switching element , 114 ... coil, 116 ... diode, 118 ... switching control unit, 120 ... comparator, 122 ... PWM control unit, 130 ... smoothing capacitor, 130a ... smoothing Capacitor, 130b ... Smoothing capacitor, 140 ... Microcomputer, 140a ... Microcomputer, 140b ... Microcomputer, 200 ... External power supply, 300 ... Starter motor, 400 ... Engine

Claims

An electric machine control device that controls driving of at least an electric machine (300) functioning as a generator and is supplied with a first voltage from an external power source (200) charged by electric power generated by the electric machine,
An electric machine control unit (140) having a plurality of control modes and controlling the drive of the electric machine according to the control mode;
A switching power source (110) that includes a switching element (112) and a switching control unit (118) that performs PWM control of the switching element, and that converts the first voltage into a second voltage lower than the first voltage; Prepared,
The electric machine control unit has, as the control mode, a power generation control mode that causes the electric machine to function as a generator. When the control mode is switched to the power generation control mode, control is performed in the control mode other than the power generation control mode. According to the case, an electric machine control device that outputs a feedforward signal to the switching control unit so that a duty ratio of PWM control becomes small for a predetermined period.

The electric machine also functions as an electric motor supplied with electric power from the external power source,
The electric machine control unit has a rotation control mode for causing the electric machine to function as an electric motor as the control mode, and when the control mode is switched to the rotation control mode, control is performed in the control mode other than the rotation control mode. In contrast, the electric machine control device according to claim 1, wherein the feedforward signal is output to the switching control unit so that the duty ratio is increased for a predetermined period.

3. The electric machine control device according to claim 1, wherein the switching control unit acquires the second voltage as a feedback signal, and performs PWM control based on the feedback signal and the feedforward signal.

The switching control unit calculates the duty ratio by comparing a threshold value with a reference wave having a predetermined period and a predetermined amplitude,
4. The electric machine control device according to claim 3, wherein the threshold value is calculated based on the feedback signal and is corrected based on the feedforward signal for a predetermined period after switching of the control mode.

The electric machine control device according to claim 4, wherein the correction amount of the threshold value based on the feedforward signal is decreased with time.

The said electric machine control part outputs the said feedforward signal with respect to the said switching control part of the said switching power supply arrange | positioned on the same board | substrate, The any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. Electric control device.

The electric machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the electric machine control unit outputs the feedforward signal to the switching control unit of the switching power supply disposed on a different substrate. Control device.