JP2016032324A - Control system for rotating electrical machine mounted in vehicle - Google Patents

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広幸 鈴浦
Hiroyuki Suzuura
広幸 鈴浦
和良 高田
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和良 高田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system for a rotating electrical machine mounted in a vehicle, capable of preferential SOC management of one power storage means over SOC management of the other power storage means.SOLUTION: A control system 100 for a rotating electrical machine mounted in an EV vehicle or an HV vehicle comprises: a rotating electrical machine 10 that includes first and second winding groups 11, 12; first and second power conversion means 20, 30; first and second secondary batteries 41, 43; and a control unit 50. The control unit 50 controls the first and second power conversion means 20, 30 on the basis of a vehicle requested torque and an SOC of the first secondary battery, thereby controlling torques generated by the respective first and second winding groups 11, 12.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、車両に搭載される回転電機の制御システムに係り、特に2種類の蓄電手段を備える車両に搭載される回転電機の制御システムに関する。   The present invention relates to a control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle, and more particularly to a control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle including two types of power storage means.

回転電機(モータジェネレータ)によって走行する電気自動車(EV車)や回転電機とガソリンエンジンとの併用によって走行するハイブリッド自動車(HV車)の普及が始まっている。これらEV車やHV車には二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電手段が搭載されており、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーによって回転電機を駆動することにより車両の走行を行うことができる。   The popularization of electric vehicles (EV vehicles) that run by rotating electrical machines (motor generators) and hybrid vehicles (HV vehicles) that run by using both rotating electrical machines and gasoline engines has begun. These EV vehicles and HV vehicles are equipped with power storage means such as a secondary battery and an electric double layer capacitor, and the vehicle can be driven by driving the rotating electrical machine with the electric energy stored in the power storage means. .

一般的なEV車やHV車では、例えば高電圧を出力するリチウムイオン電池と低電圧を出力する鉛蓄電池等の2種類の蓄電手段を備えている。特許文献1には、2種類の蓄電手段がそれぞれ別個の電力変換ユニット(インバータ/コンバータ)を介して回転電機に接続される構成が記載されている。   A general EV vehicle or HV vehicle includes two types of power storage means such as a lithium ion battery that outputs a high voltage and a lead storage battery that outputs a low voltage. Patent Document 1 describes a configuration in which two types of power storage means are connected to a rotating electrical machine via separate power conversion units (inverters / converters).

特開2002−27717号公報JP 2002-27717 A

二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電手段には、安全に使用可能な充電量(SOC)の範囲があり、その上限値を超えて充電したりその下限値を下回るまで放電させたりすると、蓄電手段が劣化してしまう。そのため、これらの蓄電手段を車両に搭載する際には、SOCが所定の範囲内で使用されるように管理する必要がある。   Power storage means such as secondary batteries and electric double layer capacitors have a safe range of charge (SOC) that can be charged above its upper limit or discharged to below its lower limit. The power storage means deteriorates. Therefore, when these power storage means are mounted on a vehicle, it is necessary to manage so that the SOC is used within a predetermined range.

SOCの管理をどの程度まで厳密に行えばよいかは、蓄電手段の種類によって異なる。例えばリチウムイオン電池等の蓄電装置を車両に搭載する場合、その蓄電装置は、定期的に交換することは期待されておらず、車両製造時から廃車までの間に一度も交換されることがないため、できる限り蓄電装置を劣化させないようSOCを厳密に管理する必要がある。これに対して、鉛蓄電池は通常数年ごとに交換されるため、SOCをそれ程厳密に管理する必要はない。そのため、特許文献1に記載の構成においても、搭載される蓄電手段の種類によっては、一方の蓄電手段のSOC管理を他方の蓄電手段のSOC管理よりも優先して行うことが望ましい。   The extent to which the SOC management should be strictly performed depends on the type of power storage means. For example, when a power storage device such as a lithium ion battery is mounted on a vehicle, the power storage device is not expected to be replaced regularly, and is never replaced between the time of vehicle manufacture and the end of life. Therefore, it is necessary to strictly manage the SOC so that the power storage device is not deteriorated as much as possible. On the other hand, since lead storage batteries are usually replaced every few years, it is not necessary to manage the SOC so strictly. For this reason, even in the configuration described in Patent Document 1, it is desirable to perform the SOC management of one power storage unit over the SOC management of the other power storage unit depending on the type of power storage unit mounted.

この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、一方の蓄電手段のSOC管理を他方の蓄電手段のSOC管理よりも優先して行うことができる、車両に搭載される回転電機の制御システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and is capable of performing SOC management of one power storage means in preference to SOC management of the other power storage means, and is installed in a vehicle. An object of the present invention is to provide a control system.

上記の課題を解決するために、この発明に係る車両に搭載される回転電機の制御システムは、第1、第2の巻線群を有する回転電機と、第1、第2の巻線群にそれぞれ接続される第1、第2の電力変換手段と、第1、第2の電力変換手段にそれぞれ接続される第1、第2の蓄電手段と、車両の要求トルクおよび第1の蓄電手段の充電量に基いて第1、第2の電力変換手段を制御することによって、第1、第2の巻線群それぞれによって発生させるトルクを制御する、制御手段とを備える。   In order to solve the above problems, a control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle according to the present invention includes a rotating electrical machine having first and second winding groups, and a first and second winding group. First and second power conversion means connected to each other, first and second power storage means connected to the first and second power conversion means, respectively, vehicle demand torque and first power storage means And control means for controlling the torque generated by each of the first and second winding groups by controlling the first and second power conversion means based on the charge amount.

好適には、制御手段は、第1の蓄電手段の充電量が所定の上限値を上回っている場合には、第1の蓄電手段を最大限放電させるように第1、第2の巻線群それぞれによって発生させるトルクを制御し、第1の蓄暖手段の充電量が所定の下限値を下回っている場合には、第1の蓄電手段を最大限充電させるように第1、第2の巻線群それぞれによって発生させるトルクを制御する。   Preferably, when the charge amount of the first power storage unit exceeds a predetermined upper limit value, the control unit first and second winding groups so as to discharge the first power storage unit to the maximum extent. The torque generated by each of the first and second windings is controlled so that when the charge amount of the first heat storage means is below a predetermined lower limit, the first power storage means is charged to the maximum extent. The torque generated by each line group is controlled.

第1の蓄電手段は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタのいずれかであり、第2の蓄電手段は鉛蓄電池であってもよい。   The first power storage means may be any of a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, and a capacitor, and the second power storage means may be a lead storage battery.

この発明に係る車両に搭載される回転電機の制御システムによれば、一方の蓄電手段のSOC管理を他方の蓄電手段のSOC管理よりも優先して行うことができる。   According to the control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle according to the present invention, the SOC management of one power storage means can be performed with priority over the SOC management of the other power storage means.

この発明の実施の形態に係る車両に搭載される回転電機の制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control system of the rotary electric machine mounted in the vehicle which concerns on embodiment of this invention. この発明の実施の形態に係る車両に搭載される回転電機の制御システムにおける、制御ユニットによって行われる回転電機のトルク制御の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of the torque control of the rotary electric machine performed by the control unit in the control system of the rotary electric machine mounted in the vehicle which concerns on embodiment of this invention. 第1の二次電池のSOCを示す図である。It is a figure which shows SOC of a 1st secondary battery. (a)は第1の巻線群のトルク特性図であり、(b)は第2の巻線群のトルク特性図である。(A) is a torque characteristic diagram of the first winding group, and (b) is a torque characteristic diagram of the second winding group. (a)は第1の巻線群のトルク特性図であり、(b)は第2の巻線群のトルク特性図である。(A) is a torque characteristic diagram of the first winding group, and (b) is a torque characteristic diagram of the second winding group.

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態.
この発明の実施の形態に係る車両に搭載される回転電機の制御システム100の構成を図1に示す。
回転電機10は、EV車やHV車の図示しない車軸に機械的に連結される六相式のモータジェネレータであり、車両の力行時には電動機として動作し、車両の回生時には発電機として動作する。回転電機10は、Y型結線された巻線11a〜11cから構成される第1の巻線群11と、Y型結線された巻線12a〜12cから構成される第2の巻線群12とを有している。第1の巻線群11は三相式の第1の電力変換ユニット20に接続され、第2の巻線群12は三相式の第2の電力変換ユニット30に接続されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment.
FIG. 1 shows the configuration of a control system 100 for a rotating electrical machine mounted on a vehicle according to an embodiment of the present invention.
The rotating electrical machine 10 is a six-phase motor generator that is mechanically coupled to an axle (not shown) of an EV vehicle or an HV vehicle, and operates as an electric motor when the vehicle is powered, and operates as a generator when the vehicle is regenerated. The rotating electrical machine 10 includes a first winding group 11 including Y-connected windings 11a to 11c, and a second winding group 12 including Y-connected windings 12a to 12c. have. The first winding group 11 is connected to a three-phase first power conversion unit 20, and the second winding group 12 is connected to a three-phase second power conversion unit 30.

第1の電力変換ユニット20は、スイッチング素子21a,21bおよび還流ダイオード21c,21dから構成される第1のアーム21と、スイッチング素子22a,22bおよび還流ダイオード22c,22dから構成される第2のアーム22と、スイッチング素子23a,23bおよび還流ダイオード23c,23dから構成される第3のアーム23とを有している。第1のアーム21の接続点P1は巻線11aに接続されており、第2のアーム22の接続点P2は巻線11bに接続されており、第3のアーム23の接続点P3は巻線11cに接続されている。なお、この実施の形態では、各スイッチング素子はバイポーラ型トランジスタによって構成されている。   The first power conversion unit 20 includes a first arm 21 including switching elements 21a and 21b and freewheeling diodes 21c and 21d, and a second arm including switching elements 22a and 22b and freewheeling diodes 22c and 22d. 22 and a third arm 23 composed of switching elements 23a and 23b and free-wheeling diodes 23c and 23d. The connection point P1 of the first arm 21 is connected to the winding 11a, the connection point P2 of the second arm 22 is connected to the winding 11b, and the connection point P3 of the third arm 23 is the winding. 11c. In this embodiment, each switching element is composed of a bipolar transistor.

また、第2の電力変換ユニット30は、第1の電力変換ユニット20と同様の構成を有しており、スイッチング素子31a,31bおよび還流ダイオード31c,31dから構成される第1のアーム31と、スイッチング素子32a,32bおよび還流ダイオード32c,32dから構成される第2のアーム32と、スイッチング素子33a,33bおよび還流ダイオード33c,33dから構成される第3のアーム33とを有している。第1のアーム31の接続点Q1は巻線12aに接続されており、第2のアーム32の接続点Q2は巻線12bに接続されており、第3のアーム33の接続点Q3は巻線12cに接続されている。   The second power conversion unit 30 has the same configuration as the first power conversion unit 20, and includes a first arm 31 including switching elements 31a and 31b and freewheeling diodes 31c and 31d, It has the 2nd arm 32 comprised from switching element 32a, 32b and free-wheeling diode 32c, 32d, and the 3rd arm 33 comprised from switching element 33a, 33b and free-wheeling diode 33c, 33d. The connection point Q1 of the first arm 31 is connected to the winding 12a, the connection point Q2 of the second arm 32 is connected to the winding 12b, and the connection point Q3 of the third arm 33 is the winding. 12c.

第1の電力変換ユニット20のプラスライン24には、電流センサ40を介して第1の二次電池41の正極が接続されており、第1の電力変換ユニット20のマイナスライン25には、第1の二次電池41の負極が接続されている。また、プラスライン24とマイナスライン25の間には、第1の二次電池41と並列に平滑用のキャパシタ42が接続されている。   The positive line 24 of the first power conversion unit 20 is connected to the positive electrode of the first secondary battery 41 via the current sensor 40. The negative line 25 of the first power conversion unit 20 is connected to the positive line 24 of the first power conversion unit 20. The negative electrode of the 1 secondary battery 41 is connected. A smoothing capacitor 42 is connected between the plus line 24 and the minus line 25 in parallel with the first secondary battery 41.

第2の電力変換ユニット30のプラスライン34には、第2の二次電池43の正極が接続されており、第2の電力変換ユニット30のマイナスライン35には、第2の二次電池43の負極が接続されている。また、プラスライン34とマイナスライン35の間には、第2の二次電池43と並列に平滑用のキャパシタ44が接続されている。   The positive electrode of the second secondary battery 43 is connected to the plus line 34 of the second power conversion unit 30, and the second secondary battery 43 is connected to the minus line 35 of the second power conversion unit 30. The negative electrode is connected. A smoothing capacitor 44 is connected between the plus line 34 and the minus line 35 in parallel with the second secondary battery 43.

この実施の形態では、第1の二次電池41は、先述のようにSOCを厳密に管理する必要のあるリチウムオン電池であり、第2の二次電池43は、SOCをそれ程厳密に管理する必要のない鉛蓄電池である。   In this embodiment, the first secondary battery 41 is a lithium-on battery that needs to strictly manage the SOC as described above, and the second secondary battery 43 manages the SOC so strictly. Lead-acid battery that is not necessary.

第1、第2の電力変換ユニット20,30の各スイッチング素子のベース端子には、次に述べる制御ユニット50からPWM信号が入力される。このPWM信号に従って各素子のスイッチング動作が行われることにより、第1、第2の電力変換ユニット20,30は、第1、第2の二次電池41,43から出力される直流電力を三相交流電力に変換して回転電機10に供給するインバータ、または回転電機10によって発電される三相交流電力を直流電力に変換して二次電池41,43に供給するコンバータとして動作する。   A PWM signal is input from the control unit 50 described below to the base terminals of the switching elements of the first and second power conversion units 20 and 30. By performing the switching operation of each element in accordance with the PWM signal, the first and second power conversion units 20 and 30 can convert the DC power output from the first and second secondary batteries 41 and 43 into three-phase. It operates as an inverter that converts AC power to be supplied to the rotating electrical machine 10 or a converter that converts three-phase AC power generated by the rotating electrical machine 10 to DC power and supplies it to the secondary batteries 41 and 43.

制御ユニット50は、マイクロコンピュータによって構成されており、車両の走行制御を司る車両ECU60から回転電機10の要求トルクが入力される。ここで要求トルクとは、車両の力行時においては、電動機として動作する回転電機10に出力させたいトルクであり、車両の回生時においては、発電機として動作する回転電機10に加わるトルクである。また、制御ユニット50は、電流センサ40によって検出される第1の二次電池41の入出力電流を積算することによって第1の二次電池41のSOCを推定する。   The control unit 50 is configured by a microcomputer, and the required torque of the rotating electrical machine 10 is input from the vehicle ECU 60 that controls the traveling of the vehicle. Here, the required torque is a torque that is desired to be output to the rotating electrical machine 10 that operates as an electric motor during powering of the vehicle, and is a torque that is applied to the rotating electrical machine 10 that operates as a generator during regeneration of the vehicle. In addition, the control unit 50 estimates the SOC of the first secondary battery 41 by integrating the input / output current of the first secondary battery 41 detected by the current sensor 40.

制御ユニット50は、車両ECU60から入力される回転電機10の要求トルクと、電流センサ40の検出値から推定される第1の二次電池41のSOCとに基いて、第1、第2の電力変換ユニット20,30を制御することによって、回転電機10の第1、第2の巻線群11,12のトルクを制御する。より詳細には、制御ユニット50は、第1の二次電池41のSOCが所定の上限値を上回っている場合には、第1の二次電池41を最大限放電させるように回転電機10の第1、第2の巻線群11,12のトルクを制御し、第1の二次電池41のSOCが所定の下限値を下回っている場合には、第1の二次電池41を最大限充電させるように回転電機10の第1、第2の巻線群11,12のトルクを制御する。このような制御を行うことによって、第1の二次電池41のSOC管理を第2の二次電池のSOC管理よりも優先して行うことができる。   Based on the required torque of the rotating electrical machine 10 input from the vehicle ECU 60 and the SOC of the first secondary battery 41 estimated from the detection value of the current sensor 40, the control unit 50 performs first and second electric power. By controlling the conversion units 20 and 30, the torque of the first and second winding groups 11 and 12 of the rotating electrical machine 10 is controlled. More specifically, when the SOC of the first secondary battery 41 exceeds a predetermined upper limit value, the control unit 50 controls the rotating electrical machine 10 to discharge the first secondary battery 41 to the maximum extent. When the torques of the first and second winding groups 11 and 12 are controlled and the SOC of the first secondary battery 41 is below a predetermined lower limit value, the first secondary battery 41 is maximized. The torques of the first and second winding groups 11 and 12 of the rotating electrical machine 10 are controlled so as to be charged. By performing such control, the SOC management of the first secondary battery 41 can be performed with priority over the SOC management of the second secondary battery.

以下、この実施の形態に係る車両に搭載される回転電機の制御システムにおける、制御ユニット50によって行われる回転電機10のトルク制御の詳細について、図2のフローチャートを参照して説明する。なお、このフローチャートは、所定の周期で繰り返し実行される。   Hereinafter, details of torque control of the rotating electrical machine 10 performed by the control unit 50 in the control system for the rotating electrical machine mounted on the vehicle according to this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. This flowchart is repeatedly executed at a predetermined cycle.

図2のステップS101において、制御ユニット50は、車両ECU60から要求トルクTrefを取得する。要求トルクTrefは、車両の力行時に回転電機10を電動機として動作させる際には正の値をとり、車両の回生時に回転電機10を発電機として動作させる際には負の値をとる。   In step S <b> 101 of FIG. 2, the control unit 50 acquires the required torque Tref from the vehicle ECU 60. The required torque Tref takes a positive value when operating the rotating electrical machine 10 as an electric motor during powering of the vehicle, and takes a negative value when operating the rotating electrical machine 10 as a generator during regeneration of the vehicle.

次のステップS102において、制御ユニット50は、回転電機10の第1の巻線群11のトルクTref1と第2の巻線群12のトルクTref2を、Tref1+Tref2=Trefの関係が満たされるように、以下の式に従ってそれぞれ仮決定する。   In the next step S102, the control unit 50 sets the torque Tref1 of the first winding group 11 and the torque Tref2 of the second winding group 12 of the rotating electrical machine 10 so that the relationship of Tref1 + Tref2 = Tref is satisfied. Each of them is provisionally determined according to

Tref1 = Tref×k
Tref2 = Tref−Tref1
Tref1 = Tref × k
Tref2 = Tref−Tref1

ただし、上式においてkは1未満の値をとる定数であり、例えばk=0.5である。   However, in the above equation, k is a constant having a value less than 1, for example, k = 0.5.

続くステップS103において、制御ユニット50は、電流センサ40によって検出される電流の積算値から第1の二次電池41のSOCを推定する。そして、制御ユニット50は、ステップS104において、第1の二次電池41のSOCが「高SOC状態」にあるか否かを調べる。具体的には、図3に示されるように、第1の二次電池41のSOCが所定の上限値THを上回っている場合には、高SOC状態にあると判定する。   In subsequent step S <b> 103, the control unit 50 estimates the SOC of the first secondary battery 41 from the integrated value of the current detected by the current sensor 40. In step S104, the control unit 50 checks whether the SOC of the first secondary battery 41 is in the “high SOC state”. Specifically, as shown in FIG. 3, when the SOC of the first secondary battery 41 exceeds a predetermined upper limit value TH, it is determined that the state is in a high SOC state.

上記ステップS104で第1の二次電池41が高SOC状態にあると判定された場合には、制御ユニット50は、ステップS105〜S107において、第1の二次電池41を最大限放電させてそのSOCを減少させるように、第1、第2の巻線群11,12のトルクを決定することを試みる。   If it is determined in step S104 that the first secondary battery 41 is in the high SOC state, the control unit 50 discharges the first secondary battery 41 to the maximum extent in steps S105 to S107. An attempt is made to determine the torque of the first and second winding groups 11 and 12 so as to reduce the SOC.

詳細には、制御ユニット50は、ステップS105において、第1の巻線群11において増加させる余地のあるトルク(トルク余裕ΔT)を、以下の式に従って算出する。   Specifically, in step S105, the control unit 50 calculates a torque (torque margin ΔT) that can be increased in the first winding group 11 according to the following equation.

ΔT = Tmax1−Tref1     ΔT = Tmax1-Tref1

ただし、上式においてTmax1は、回転電機10の所与の回転数における、第1の巻線群11のトルクの上限値である(図4(a)参照)。   However, in the above equation, Tmax1 is an upper limit value of the torque of the first winding group 11 at a given rotational speed of the rotating electrical machine 10 (see FIG. 4A).

図4(a)は、第1の巻線群11のトルク特性図である。この図において横軸は回転電機10の回転数であり、縦軸は第1の巻線群11のトルクである。トルクが正の場合には、第1の二次電池41からの放電が行われることを意味しており、トルクが負の場合には、第1の二次電池41への充電が行われることを意味している。この図から見て取れるように、トルク余裕ΔTとは、回転電機10の所与の回転数において、第1の巻線群11のトルクTref1をあとどれだけ増加させる余地があるかを示しており、正の値をとる。   FIG. 4A is a torque characteristic diagram of the first winding group 11. In this figure, the horizontal axis represents the rotational speed of the rotating electrical machine 10, and the vertical axis represents the torque of the first winding group 11. When the torque is positive, it means that the first secondary battery 41 is discharged. When the torque is negative, the first secondary battery 41 is charged. Means. As can be seen from this figure, the torque margin ΔT indicates how much room is left to increase the torque Tref1 of the first winding group 11 at a given number of rotations of the rotating electrical machine 10. Takes the value of

仮に第1の巻線群11のトルクTref1をΔT増加させて上限値Tmax1にすることができれば、第1の二次電池41を最大限放電させることができる。ただし、その際にTref1+Tref2=Trefの関係を維持するためには、第2の巻線群12のトルクをΔT減少させてTref2−ΔTにする必要がある。しかしながら、図4(b)の第2の巻線群12のトルク特性図に示されるように、第2の巻線群12のトルクは下限値Tmin2までしか減少させることができない。そのため、Tref2−ΔT>Tmin2の場合には、第2の巻線群12のトルクをTref2−ΔTに設定し、Tref2−ΔT<Tmin2の場合には、第2の巻線群12のトルクを下限値Tmin2に設定する。また、当然のことながら、第2の巻線群12のトルクは上限値Tmax2を上回ってはならない。そのため、制御ユニット50は、ステップS106において、第2の巻線群12のトルクTref2’を以下の式に従って決定する。   If the torque Tref1 of the first winding group 11 can be increased by ΔT to the upper limit value Tmax1, the first secondary battery 41 can be discharged to the maximum. However, in order to maintain the relationship of Tref1 + Tref2 = Tref at that time, it is necessary to decrease the torque of the second winding group 12 by ΔT to Tref2−ΔT. However, as shown in the torque characteristic diagram of the second winding group 12 in FIG. 4B, the torque of the second winding group 12 can be reduced only to the lower limit value Tmin2. Therefore, when Tref2-ΔT> Tmin2, the torque of the second winding group 12 is set to Tref2-ΔT, and when Tref2-ΔT <Tmin2, the torque of the second winding group 12 is set to the lower limit. Set to the value Tmin2. As a matter of course, the torque of the second winding group 12 should not exceed the upper limit value Tmax2. Therefore, the control unit 50 determines the torque Tref2 'of the second winding group 12 according to the following equation in step S106.

Tmp = max(Tmin2,Tref2−ΔT)
Tref2’ = min(Tmax2,Tmp)
Tmp = max (Tmin2, Tref2-ΔT)
Tref2 ′ = min (Tmax2, Tmp)

ただし、上式においてTmpは中間変数である。上記ステップS106で第2の巻線群12のトルクTref2’が決定されると、制御ユニット50は、ステップS107において、第1の巻線群11のトルクTref1’を以下の式に従って決定する。   However, in the above formula, Tmp is an intermediate variable. When the torque Tref2 'of the second winding group 12 is determined in step S106, the control unit 50 determines the torque Tref1' of the first winding group 11 according to the following formula in step S107.

Tref1’ = Tref−Tref2’     Tref1 '= Tref-Tref2'

制御ユニット50は、ステップS108において、第1の電力変換ユニット20に入力するPWM信号のデューティ比を調整することによって、第1の巻線群11のトルクがTref1’になるように制御するとともに、第2の電力変換ユニット30に入力するPWM信号のデューティ比を調整することによって、第2の巻線群12のトルクがTref2’になるように制御する。この際、例えば回生時に回転電機10で発電が行われ、Tref1’>0、Tref2’<0であるような場合には、第1の二次電池41から放電される電力と回転電機10で発電される電力とが、第2の二次電池43に充電されることになる。   In step S108, the control unit 50 controls the torque of the first winding group 11 to be Tref1 ′ by adjusting the duty ratio of the PWM signal input to the first power conversion unit 20, By adjusting the duty ratio of the PWM signal input to the second power conversion unit 30, the torque of the second winding group 12 is controlled to be Tref2 ′. At this time, for example, when power is generated by the rotating electrical machine 10 during regeneration, and Tref1 ′> 0 and Tref2 ′ <0, the power discharged from the first secondary battery 41 and the power generated by the rotating electrical machine 10 are generated. The second secondary battery 43 is charged with the electric power.

以上により、上記ステップS104で第1の二次電池41が高SOC状態にあると判定された場合に、第1の二次電池41を、Tmin1<Tref1’<Tmax1、Tmin2<Tref2’<Tmax2の条件が満たされる範囲内で、最大限放電させてそのSOCを減少させることができる。   As described above, when it is determined in step S104 that the first secondary battery 41 is in the high SOC state, the first secondary battery 41 is replaced with Tmin1 <Tref1 ′ <Tmax1, Tmin2 <Tref2 ′ <Tmax2. As long as the conditions are satisfied, the SOC can be reduced by discharging as much as possible.

一方、上記ステップS104で第1の二次電池41が高SOC状態にないと判定された場合には、制御ユニット50は、ステップS109において、第1の二次電池41のSOCが「低SOC状態」にあるか否かを調べる。詳細には、図3に示されるように、第1の二次電池41のSOCが所定の下限値TLを下回っている場合には、低SOC状態にあると判定する。   On the other hand, if it is determined in step S104 that the first secondary battery 41 is not in the high SOC state, the control unit 50 determines that the SOC of the first secondary battery 41 is “low SOC state” in step S109. ”Is checked. Specifically, as shown in FIG. 3, when the SOC of the first secondary battery 41 is below a predetermined lower limit value TL, it is determined that the state is in the low SOC state.

上記ステップS109で第1の二次電池41が低SOC状態にあると判定された場合には、制御ユニット50は、ステップS110〜S112において、第1の二次電池41を最大限充電させてそのSOCを増加させるように、第1、第2の巻線群11,12のトルクを決定することを試みる。   When it is determined in step S109 that the first secondary battery 41 is in the low SOC state, the control unit 50 charges the first secondary battery 41 to the maximum in steps S110 to S112. An attempt is made to determine the torque of the first and second winding groups 11 and 12 so as to increase the SOC.

詳細には、制御ユニット50は、ステップS110において、第1の巻線群11において減少させる余地のあるトルク(トルク余裕ΔT)を、以下の式に従って算出する。   Specifically, in step S110, the control unit 50 calculates a torque (torque margin ΔT) that can be reduced in the first winding group 11 according to the following equation.

ΔT = Tmin1−Tref1     ΔT = Tmin1-Tref1

ただし、上式においてTmin1は、回転電機10の所与の回転数における、第1の巻線群11のトルクの下限値である。図5(a)から見て取れるように、この場合のトルク余裕ΔTとは、回転電機10の所与の回転数において、第1の巻線群11のトルクTref1をあとどれだけ減少させる余地があるかを示しており、負の値をとる。   However, in the above equation, Tmin1 is a lower limit value of the torque of the first winding group 11 at a given rotational speed of the rotating electrical machine 10. As can be seen from FIG. 5A, the torque margin ΔT in this case is how much the torque Tref <b> 1 of the first winding group 11 can be reduced at a given rotational speed of the rotating electrical machine 10. It takes a negative value.

仮に第1の巻線群11のトルクTref1をΔT減少させて下限値Tmin1にすることができれば、第1の二次電池41を最大限充電させることができる。ただし、その際にTref1+Tref2=Trefの関係を維持するためには、第2の巻線群12のトルクを|ΔT|増加させてTref2−ΔTにする必要がある(ΔTは負であることに注意)。しかしながら、図5(b)に示されるように、第2の巻線群12のトルクは上限値Tmax2までしか増加させることができない。そのため、Tref2−ΔT<Tmax2の場合には、第2の巻線群12のトルクをTref2−ΔTに設定し、Tref2−ΔT>Tmax2の場合には、第2の巻線群12のトルクを上限値Tmax2に設定する。また、当然のことながら、第2の巻線群12のトルクは下限値Tmin2を下回ってはならない。そのため、制御ユニット50は、ステップS111において、第2の巻線群12のトルクTref2’を以下の式に従って決定する。   If the torque Tref1 of the first winding group 11 can be reduced by ΔT to the lower limit value Tmin1, the first secondary battery 41 can be charged to the maximum. However, in this case, in order to maintain the relationship of Tref1 + Tref2 = Tref, it is necessary to increase the torque of the second winding group 12 by | ΔT | to Tref2−ΔT (note that ΔT is negative) ). However, as shown in FIG. 5B, the torque of the second winding group 12 can be increased only to the upper limit value Tmax2. Therefore, when Tref2-ΔT <Tmax2, the torque of the second winding group 12 is set to Tref2-ΔT, and when Tref2-ΔT> Tmax2, the torque of the second winding group 12 is set to the upper limit. Set to the value Tmax2. As a matter of course, the torque of the second winding group 12 should not be lower than the lower limit value Tmin2. Therefore, the control unit 50 determines the torque Tref2 'of the second winding group 12 according to the following equation in step S111.

Tmp = min(Tmax2,Tref2−ΔT)
Tref2’ = max(Tmin2,Tmp)
Tmp = min (Tmax2, Tref2-ΔT)
Tref2 ′ = max (Tmin2, Tmp)

ただし、上式においてTmpは中間変数である。上記ステップS111で第2の巻線群12のトルクTref2’が決定されると、制御ユニット50は、ステップS112において、第1の巻線群11のトルクTref1’を以下の式に従って決定する。   However, in the above formula, Tmp is an intermediate variable. When the torque Tref2 'of the second winding group 12 is determined in step S111, the control unit 50 determines the torque Tref1' of the first winding group 11 according to the following formula in step S112.

Tref1’ = Tref−Tref2’     Tref1 '= Tref-Tref2'

制御ユニット50は、ステップS113において、第1の電力変換ユニット20に入力するPWM信号のデューティ比を調整することによって、第1の巻線群11のトルクがTref1’になるように制御するとともに、第2の電力変換ユニット30に入力するPWM信号のデューティ比を調整することによって、第2の巻線群12のトルクがTref2’になるように制御する。この際、例えば力行時に回転電機10で電力が消費され、Tref1’<0、Tref2’>0であるような場合には、第2の二次電池43から放電される電力の一部が回転電機10で消費され、残りが第1の二次電池41に充電されることになる。   In step S113, the control unit 50 adjusts the duty ratio of the PWM signal input to the first power conversion unit 20 to control the torque of the first winding group 11 to be Tref1 ′. By adjusting the duty ratio of the PWM signal input to the second power conversion unit 30, the torque of the second winding group 12 is controlled to be Tref2 ′. At this time, for example, when power is consumed in the rotating electrical machine 10 during power running and Tref1 ′ <0, Tref2 ′> 0, a part of the power discharged from the second secondary battery 43 is part of the rotating electrical machine. 10 and the rest is charged to the first secondary battery 41.

以上により、上記ステップS109で第1の二次電池41が低SOC状態にあると判定された場合に、第1の二次電池41を、Tmin1<Tref1’<Tmax1、Tmin2<Tref2’<Tmax2の条件が満たされる範囲内で、最大限充電させてそのSOCを増加させることができる。   As described above, when it is determined in step S109 that the first secondary battery 41 is in the low SOC state, the first secondary battery 41 is replaced with Tmin1 <Tref1 ′ <Tmax1, Tmin2 <Tref2 ′ <Tmax2. As long as the condition is satisfied, the SOC can be increased by charging as much as possible.

また、上記ステップS109で第1の二次電池41が低SOC状態にないと判定された場合には、第1の二次電池41は高SOC状態にも低SOC状態にもなく、図3の上限値THと下限値TLの間にある。そのため、制御ユニット50は、ステップS114において、第1、第2の巻線群11,12のトルクTref1’、Tref2’を、ステップS102で仮決定したトルクTref1、Tref2をそのまま用いて以下のように決定する。   If it is determined in step S109 that the first secondary battery 41 is not in the low SOC state, the first secondary battery 41 is neither in the high SOC state nor in the low SOC state, and FIG. It is between the upper limit value TH and the lower limit value TL. Therefore, in step S114, the control unit 50 uses the torques Tref1 ′ and Tref2 ′ of the first and second winding groups 11 and 12 using the torques Tref1 and Tref2 temporarily determined in step S102 as follows. decide.

Tref1’ = Tref1
Tref2’ = Tref2
Tref1 ′ = Tref1
Tref2 ′ = Tref2

制御ユニット50は、ステップS115において、第1の電力変換ユニット20に入力するPWM信号のデューティ比を調整することによって、第1の巻線群11のトルクがTref1’になるように制御するとともに、第2の電力変換ユニット30に入力するPWM信号のデューティ比を調整することによって、第2の巻線群12のトルクがTref2’になるように制御する。   In step S115, the control unit 50 controls the torque of the first winding group 11 to be Tref1 ′ by adjusting the duty ratio of the PWM signal input to the first power conversion unit 20, and By adjusting the duty ratio of the PWM signal input to the second power conversion unit 30, the torque of the second winding group 12 is controlled to be Tref2 ′.

以上説明したように、この実施の形態に係る車両に搭載される回転電機の制御システム100において、制御ユニット50は、車両ECU60から入力される回転電機10の要求トルクTrefと、電流センサ40の検出値から推定される第1の二次電池41のSOCとに基いて、第1、第2の電力変換ユニット20,30を制御することによって、回転電機10の第1、第2の巻線群11,12のトルクを制御する。より詳細には、制御ユニット50は、第1の二次電池41のSOCが所定の上限値THを上回っている場合には、第1の二次電池41を最大限放電させるように第1、第2の巻線群11,12のトルクを制御し、第1の二次電池41のSOCが所定の下限値TLを下回っている場合には、第1の二次電池41を最大限充電させるように第1、第2の巻線群11,12のトルクを制御する。これにより、第1の二次電池41のSOC管理を第2の二次電池43のSOC管理よりも優先して行うことができる。   As described above, in the control system 100 for a rotating electrical machine mounted on a vehicle according to this embodiment, the control unit 50 detects the required torque Tref of the rotating electrical machine 10 input from the vehicle ECU 60 and the current sensor 40. The first and second winding groups of the rotating electrical machine 10 are controlled by controlling the first and second power conversion units 20 and 30 based on the SOC of the first secondary battery 41 estimated from the value. 11 and 12 are controlled. More specifically, when the SOC of the first secondary battery 41 exceeds a predetermined upper limit value TH, the control unit 50 controls the first and second so as to discharge the first secondary battery 41 to the maximum extent. The torque of the second winding group 11 and 12 is controlled, and when the SOC of the first secondary battery 41 is below a predetermined lower limit TL, the first secondary battery 41 is charged to the maximum extent. Thus, the torque of the first and second winding groups 11 and 12 is controlled. Thereby, the SOC management of the first secondary battery 41 can be performed with priority over the SOC management of the second secondary battery 43.

その他の実施の形態.
上記の実施の形態において、回転電機10は交流電力で動作可能なものであればよく、誘導式、同期式等の種類は問わない。また、回転電機10は六相式でなくてもよく、例えば四相式や八相式でもよい。また、第1、第2の巻線群11,12の各中性点を共通化してもよく、あるいは第1、第2の巻線群11,12をY型でなくΔ型に結線してもよい。
Other embodiments.
In said embodiment, the rotary electric machine 10 should just be what can operate | move with alternating current power, and types, such as an induction type and a synchronous type, are not ask | required. Moreover, the rotary electric machine 10 may not be a six-phase type, for example, may be a four-phase type or an eight-phase type. Further, the neutral points of the first and second winding groups 11 and 12 may be shared, or the first and second winding groups 11 and 12 may be connected to a Δ type instead of the Y type. Also good.

また、第1、第2の電力変換ユニット20,30の各スイッチング素子はバイポーラトランジスタでなくてもよく、例えばMOSFET、IGBT、電磁式リレー等でもよい。特にMOSFETの場合には、MOSFETの寄生ダイオードを還流ダイオードとして使用することができる。   Further, the switching elements of the first and second power conversion units 20 and 30 may not be bipolar transistors, and may be MOSFETs, IGBTs, electromagnetic relays, or the like, for example. Particularly in the case of a MOSFET, a parasitic diode of the MOSFET can be used as a free-wheeling diode.

また、第1の二次電池41はリチウムイオン電池でなくてもよく、同じくSOCを厳密に管理する必要のあるニッケル水素電池等でもよい。また、二次電池ではなくたとえば電気二重層キャパシタ等でもよい。   The first secondary battery 41 may not be a lithium ion battery, but may be a nickel metal hydride battery or the like that also needs to strictly manage the SOC. Further, instead of the secondary battery, for example, an electric double layer capacitor or the like may be used.

10 回転電機、11 第1の巻線群、12 第2の巻線群、20 第1の電力変換ユニット(第1の電力変換手段)、30 第2の電力変換ユニット(第2の電力変換手段)、41 第1の二次電池(第1の蓄電手段)、43 第2の二次電池(第2の蓄電手段)、50 制御ユニット(制御手段)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotating electrical machine, 11 1st winding group, 12 2nd winding group, 20 1st power conversion unit (1st power conversion means), 30 2nd power conversion unit (2nd power conversion means) ), 41 First secondary battery (first power storage means), 43 Second secondary battery (second power storage means), 50 Control unit (control means).

Claims (3)

車両に搭載される回転電機の制御システムであって、
第1、第2の巻線群を有する回転電機と、
前記第1、第2の巻線群にそれぞれ接続される第1、第2の電力変換手段と、
前記第1、第2の電力変換手段にそれぞれ接続される第1、第2の蓄電手段と、
車両の要求トルクおよび前記第1の蓄電手段の充電量に基いて前記第1、第2の電力変換手段を制御することによって、前記第1、第2の巻線群それぞれによって発生させるトルクを制御する、制御手段と
を備える、車両に搭載される回転電機の制御システム。
A control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle,
A rotating electric machine having first and second winding groups;
First and second power conversion means respectively connected to the first and second winding groups;
First and second power storage means respectively connected to the first and second power conversion means;
The torque generated by each of the first and second winding groups is controlled by controlling the first and second power conversion means based on the required torque of the vehicle and the charge amount of the first power storage means. A control system for a rotating electrical machine mounted on a vehicle, comprising a control means.
前記制御手段は、
前記第1の蓄電手段の充電量が所定の上限値を上回っている場合には、前記第1の蓄電手段を最大限放電させるように前記第1、第2の巻線群それぞれによって発生させるトルクを制御し、
前記第1の蓄暖手段の充電量が所定の下限値を下回っている場合には、前記第1の蓄電手段を最大限充電させるように前記第1、第2の巻線群それぞれによって発生させるトルクを制御する、請求項1に記載の車両に搭載される回転電機の制御システム。
The control means includes
Torque generated by each of the first and second winding groups so as to discharge the first power storage means to the maximum when the charge amount of the first power storage means exceeds a predetermined upper limit value. Control
When the charge amount of the first heat storage means is below a predetermined lower limit value, it is generated by each of the first and second winding groups so as to charge the first power storage means to the maximum extent. The control system of the rotary electric machine mounted in the vehicle of Claim 1 which controls a torque.
前記第1の蓄電手段は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、キャパシタのいずれかであり、前記第2の蓄電手段は鉛蓄電池である、請求項1または2に記載の車両に搭載される回転電機の制御システム。   The rotating electrical machine mounted on a vehicle according to claim 1 or 2, wherein the first power storage means is any one of a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, and a capacitor, and the second power storage means is a lead storage battery. Control system.
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