JP2019198206A - Control arrangement of dynamo-electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a rotating electrical machine.
従来、特許文献1に記載されているように、回転電機のステータ巻線に流す電流を制御し、回転電機の界磁巻線に流す界磁電流を制御する制御装置が知られている。制御装置は、回転電機の回転速度が所定値以下の場合、界磁電流を制御するとともに、変調率が1以下となるようにPWM制御された電流をステータ巻線に流して回転電機に発電させるPWM制御モードを実施する。制御装置は、回転電機の回転速度が所定値を超える場合、界磁電流の制御により回転電機に発電させる界磁制御モードを実施する。制御装置は、PWM制御モード及び界磁制御モードのうち、一方の制御モードから他方の制御モードに切り替える場合、変調率が1よりも大きくなる過変調PWM制御モードを介した切り替えを実施する。これにより、切り替えに伴って発生する回転電機の制御量の変動の抑制を図っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as described in
ここで、回転電機の制御量の応答性が低下する場合がある。応答性が低下すると、制御モードが切り替えられるときに制御量が指令制御量からずれる時間が長くなり、制御量の制御性が低下するおそれがある。 Here, the responsiveness of the control amount of the rotating electrical machine may be reduced. When the responsiveness decreases, the time during which the control amount deviates from the command control amount when the control mode is switched becomes longer, and the controllability of the control amount may be reduced.
本発明は、回転電機の制御量の制御性の低下を抑制できる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to provide a control device for a rotating electrical machine that can suppress a decrease in controllability of the control amount of the rotating electrical machine.
本発明は、界磁巻線及びステータ巻線を有する回転電機と、上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を有し、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチングにより、直流電源と前記ステータ巻線との間の電力伝達を行うインバータと、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置において、前記界磁巻線に流れる界磁電流をその指令値である界磁指令電流に制御する界磁制御部と、前記回転電機の発電トルク、前記インバータから前記直流電源へと供給される直流電流又は前記回転電機の発電電力のいずれかを主制御量とする場合において、前記ステータ巻線の発電電圧が前記直流電源の電圧を上回る期間の少なくとも一部において前記上アームスイッチをオンすることを条件として、前記主制御量を指令制御量に制御するための指令値に基づいて、前記回転電機の1電気角周期においてデッドタイムを挟みつつ前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ1回ずつオンすることにより、前記ステータ巻線に流れる電流を制御する同期整流制御部と、前記ステータ巻線に印加される各相電圧のピーク値が前記直流電源の電圧以下になる場合、前記主制御量を前記指令制御量に制御するための指令値に基づいて、前記ステータ巻線に印加される各相電圧がPWM電圧波形となるように正弦波PWM制御により前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをオンオフすることにより、前記ステータ巻線に流れる電流を制御する正弦波制御部と、を備え、前記同期整流制御部の制御により前記ステータ巻線に流れる電流を制御量として制御する制御系、前記正弦波制御部の制御により前記ステータ巻線に流れる電流を制御量として制御する制御系及び前記界磁制御部の制御により前記界磁電流を制御量として制御する制御系のうち、制御量の応答性が最も低い制御系に対応する制御部が前記界磁制御部とされており、前記正弦波制御部の制御から前記同期整流制御部の制御に切り替えられる場合、前記同期整流制御部の制御に切り替えられた直後の前記界磁電流が、前記同期整流制御部の制御に切り替えられる直前の前記界磁電流よりも大きくなるように前記界磁制御部を制御し、前記同期整流制御部の制御から前記正弦波制御部の制御に切り替えられる場合、前記正弦波制御部の制御に切り替えられた直後の前記界磁電流が、前記正弦波制御部の制御に切り替えられる直前の前記界磁電流よりも小さくなるように前記界磁制御部を制御する移行制御処理を行う移行制御部を備える。 The present invention includes a rotating electrical machine having a field winding and a stator winding, and a series connection body of an upper arm switch and a lower arm switch. By switching the upper arm switch and the lower arm switch, a DC power source and the In a control device for a rotating electrical machine applied to a control system including an inverter that transmits power to and from a stator winding, a field current flowing through the field winding is changed to a field command current that is a command value thereof. In the case where the field control unit to be controlled and the main control amount are any one of the generated torque of the rotating electrical machine, the direct current supplied from the inverter to the DC power source, or the generated power of the rotating electrical machine, On the condition that the upper arm switch is turned on in at least a part of the period in which the generated voltage exceeds the voltage of the DC power supply, the main control variable Based on the command value for controlling the command control amount, the upper arm switch and the lower arm switch are turned on once each while sandwiching a dead time in one electrical angle cycle of the rotating electrical machine, thereby the stator winding. When the peak value of each phase voltage applied to the stator winding is equal to or less than the voltage of the DC power source, the main control amount is controlled to the command control amount. On the basis of the command value for turning on and off the upper arm switch and the lower arm switch by sine wave PWM control so that each phase voltage applied to the stator winding has a PWM voltage waveform, the stator winding A sine wave control unit that controls the current flowing in the wire, and the current flowing in the stator winding is controlled by the control of the synchronous rectification control unit A control system that controls as a controlled variable, a control system that controls the current flowing through the stator winding as a controlled variable by the control of the sine wave controller, and a control system that controls the field current as a controlled variable by the control of the field controller The control unit corresponding to the control system having the lowest control amount responsiveness is the field control unit, and when switching from the control of the sine wave control unit to the control of the synchronous rectification control unit, the synchronous rectification control unit Control the field control unit so that the field current immediately after switching to the control becomes larger than the field current immediately before switching to the control of the synchronous rectification control unit, and control of the synchronous rectification control unit Is switched to control of the sine wave control unit, the field current immediately after switching to control of the sine wave control unit is switched to control of the sine wave control unit. A transition control unit that performs a transition control process for controlling the field control unit so as to be smaller than the field current immediately before the start.
回転電機が発電機として駆動される場合、正弦波制御部の制御から同期整流制御部の制御への切り替え前後において界磁電流が連続にされると、制御の切り替え前後において回転電機のトルクが減少してしまう。これは、ステータ巻線及びインバータを含む電流経路において発生する損失が正弦波制御部の制御よりも同期整流制御部の制御の方が小さくなり、要求される発電電力を賄うためにステータ巻線に流れる電流が制御の切り替え前後において減少するためである。正弦波制御部の制御により発生する損失よりも同期整流制御部の制御により発生する損失の方が小さくなる理由は、例えば、同期整流制御部の制御により発生するスイッチング損失が、正弦波制御部の制御により発生するスイッチング損失よりも小さいためである。 When the rotating electrical machine is driven as a generator, if the field current is made continuous before and after switching from the control of the sine wave control unit to the control of the synchronous rectification control unit, the torque of the rotating electrical machine decreases before and after the control switching. Resulting in. This is because the loss generated in the current path including the stator winding and the inverter is smaller in the control of the synchronous rectification control unit than in the control of the sine wave control unit, and the stator winding is used to cover the required generated power. This is because the flowing current decreases before and after the control switching. The reason why the loss generated by the control of the synchronous rectification control unit is smaller than the loss generated by the control of the sine wave control unit is, for example, that the switching loss generated by the control of the synchronous rectification control unit is This is because it is smaller than the switching loss generated by the control.
この点に鑑み、本発明では、正弦波制御部の制御から同期整流制御部の制御に切り替えられる場合、同期整流制御部の制御に切り替えられた直後の界磁電流が、同期整流制御部の制御に切り替えられる直前の界磁電流よりも大きくなるように界磁制御部が制御される。これにより、正弦波制御部の制御から同期整流制御部の制御に切り替えられる場合におけるトルクの低下を抑制することができる。その結果、制御が切り替えられる場合における主制御量と指令制御量とのずれを抑制でき、制御量の制御性の低下を抑制することができる。 In view of this point, in the present invention, when switching from the control of the sine wave control unit to the control of the synchronous rectification control unit, the field current immediately after switching to the control of the synchronous rectification control unit is controlled by the control of the synchronous rectification control unit. The field control unit is controlled so as to be larger than the field current immediately before switching to. Thereby, the fall of the torque in the case of switching from the control of the sine wave control unit to the control of the synchronous rectification control unit can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a deviation between the main control amount and the command control amount when the control is switched, and it is possible to suppress a decrease in controllability of the control amount.
一方、回転電機が発電機として駆動される場合、同期整流制御部の制御から正弦波制御部の制御への切り替え前後において界磁電流が連続にされると、制御の切り替え前後において回転電機のトルクが増加してしまう。これは、ステータ巻線及びインバータを含む電流経路において発生する損失が同期整流制御部の制御よりも正弦波制御部の制御の方が大きくなり、要求される発電電力を賄うためにステータ巻線に流れる電流が制御の切り替え前後において増加するためである。 On the other hand, when the rotating electrical machine is driven as a generator, if the field current is made continuous before and after switching from the control of the synchronous rectification control unit to the control of the sine wave control unit, the torque of the rotating electrical machine before and after the control switching. Will increase. This is because the loss generated in the current path including the stator winding and the inverter is larger in the control of the sine wave control unit than in the control of the synchronous rectification control unit, and the stator winding is used to cover the required generated power. This is because the flowing current increases before and after the control switching.
この点に鑑み、本発明では、同期整流制御部の制御から正弦波制御部の制御に切り替えられる場合、正弦波制御部の制御に切り替えられた直後の界磁電流が、正弦波制御部の制御に切り替えられる直前の界磁電流よりも小さくなるように界磁制御部が制御される。これにより、同期整流制御部の制御から正弦波制御部の制御に切り替えられる場合におけるトルクの増加を抑制することができる。その結果、制御が切り替えられる場合における主制御量と指令制御量とのずれを抑制でき、制御量の制御性の低下を抑制することができる。 In view of this point, in the present invention, when switching from the control of the synchronous rectification control unit to the control of the sine wave control unit, the field current immediately after switching to the control of the sine wave control unit is controlled by the control of the sine wave control unit. The field control unit is controlled so as to be smaller than the field current immediately before switching to. Thereby, an increase in torque when switching from the control of the synchronous rectification control unit to the control of the sine wave control unit can be suppressed. As a result, it is possible to suppress a deviation between the main control amount and the command control amount when the control is switched, and it is possible to suppress a decrease in controllability of the control amount.
<第1実施形態>
以下、本発明に係る制御装置を車両に搭載した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which a control device according to the present invention is mounted on a vehicle will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、車両は、車載主機としてのエンジン10を備えている。エンジン10は、燃料噴射弁等を備え、燃料噴射弁から噴射されたガソリン又は軽油等の燃料の燃焼により動力を発生する。発生した動力は、エンジン10の出力軸10aから出力される。
As shown in FIG. 1, the vehicle includes an
車両は、直流電源としてのバッテリ20と、負荷22と、制御システムとを備えている。バッテリ20は、例えば、定格電圧が12Vの鉛蓄電池である。制御システムは、交流駆動される回転電機30を備えている。本実施形態では、回転電機30として、巻線界磁型の同期機が用いられている。また、本実施形態では、回転電機30として、電動機の機能が付加された発電機であるISG(Integrated Starter Generator)が用いられている。なお、回転電機30は、例えば突極機である。
The vehicle includes a
回転電機30は、ロータ31を備えている。ロータ31は、界磁巻線32を備えている。ロータ31の回転軸は、図示しないプーリ等を介してエンジン10の出力軸10aと動力伝達が可能とされている。回転電機30が発電機として駆動される場合、出力軸10aから供給される回転動力によってロータ31が回転し、回転電機30が発電する。回転電機30の発電電力により、バッテリ20が充電される。一方、回転電機30が電動機として駆動される場合、ロータ31の回転に伴って出力軸10aが回転し、出力軸10aに回転力が付与される。これにより、例えば車両の走行をアシストすることができる。なお、出力軸10aには、変速装置等を介して車両の駆動輪が接続されている。
The rotating
回転電機30は、ステータ33を備えている。ステータ33は、ステータ巻線を備えている。ステータ巻線は、電気角で互いに120°ずれた状態で配置されたU,V,W相巻線34U,34V,34Wを含む。
The rotating
制御システムは、3相のインバータ40と、界磁通電回路41と、コンデンサ21とを備えている。インバータ40は、U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの直列接続体を備えている。U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの接続点には、U,V,W相巻線34U,34V,34Wの第1端が接続されている。U,V,W相巻線34U,34V,34Wの第2端は、中性点で接続されている。すなわち本実施形態において、U,V,W相巻線34U,34V,34Wは、星形結線されている。なお、本実施形態では、各アームスイッチSUp〜SWnとして、NチャネルMOSFETが用いられている。各スイッチSUp〜SWnには、ボディダイオードDUp〜DWnが内蔵されている。NチャネルMOSFETがオンされる場合、高電位側端子であるドレイン及び低電位側端子であるソースの間の電流の流通が許可される。一方、NチャネルMOSFETがオフされる場合、ドレインからソースへの電流の流通が阻止される。
The control system includes a three-
U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpの高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路Lpを介してバッテリ20の正極端子が接続されている。U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnの低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路Lnを介してバッテリ20の負極端子が接続されている。各電気経路Lp,Lnは、バスバー等の導電部材である。高電位側電気経路Lpのうち各上アームスイッチSUp,SVp,SWpのコレクタとの接続点よりもバッテリ20の正極端子側には、コンデンサ21の高電位側端子が接続されている。低電位側電気経路Lnのうち各下アームスイッチSUn,SVn,SWnのエミッタとの接続点よりもバッテリ20の負極端子側には、コンデンサ21の低電位側端子が接続されている。
The positive terminal of the
界磁通電回路41は、フルブリッジ回路であり、第1上アームスイッチSH1及び第1下アームスイッチSL1の直列接続体と、第2上アームスイッチSH2及び第2下アームスイッチSL2の直列接続体とを備えている。第1上アームスイッチSH1と第1下アームスイッチSL1との接続点には、図示しないブラシを介して界磁巻線32の第1端が接続されている。第2上アームスイッチSH2と第2下アームスイッチSL2との接続点には、図示しないブラシを介して界磁巻線32の第2端が接続されている。なお、本実施形態では、各アームスイッチSH1,SL1,SH2,SL2として、IGBTが用いられている。また、各アームスイッチSH1,SL1,SH2,SL2には、各ダイオードDH1,DL1,DH2,DL2が逆並列接続されている。
The
第1,第2上アームスイッチSH1,SH2の高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路Lpのうちコンデンサ21の高電位側端子との接続点よりもインバータ40側が接続されている。第1,第2下アームスイッチSL1,SL2の低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路Lnのうちコンデンサ21の低電位側端子との接続点よりもインバータ40側が接続されている。
The collectors that are the high potential side terminals of the first and second upper arm switches SH1 and SH2 are connected to the
制御システムは、電圧検出部50、相電流検出部51、界磁電流検出部52及び角度検出部53を備えている。電圧検出部50は、コンデンサ21の端子電圧を電源電圧VDCとして検出する。相電流検出部51は、U,V,W相巻線34U,34V,34Wに流れる相電流を検出する。界磁電流検出部52は、界磁巻線32に流れる界磁電流を検出する。角度検出部53は、ロータ31の回転角に応じた信号である角度信号を出力する。各検出部50〜53の出力信号は、制御装置60に入力される。ちなみに、本実施形態において、回転電機30、インバータ40、界磁通電回路41及び制御装置60が一体化されて機電一体型の駆動装置DUとされている。
The control system includes a voltage detection unit 50, a phase
制御装置60は、記憶部に相当するメモリ60aを備えている。メモリ60aは、非遷移的実体的記録媒体(non-transitory computer readable medium)に相当し、例えば不揮発性のメモリである。
The
なお、制御装置60の各機能の一部又は全部は、例えば、1つ又は複数の集積回路等によりハードウェア的に構成されていてもよい。また、制御装置60の各機能は、例えば、非遷移的実体的記録媒体に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータによって構成されていてもよい。
Note that some or all of the functions of the
制御装置60は、インバータ40及び界磁通電回路41を構成する各スイッチの駆動信号を生成する。
The
まず、インバータ40について説明する。制御装置60は、角度検出部53の角度信号を取得し、取得した角度信号に基づいて、インバータ40を構成する各スイッチSUp〜SWnをオンオフする駆動信号を生成する。駆動信号は、スイッチのオンへの切り替えを指示するオン指令と、オフへの切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。制御装置60は、回転電機30を電動機として駆動させる場合、バッテリ20から出力された直流電力を交流電力に変換してU,V,W相巻線34U,34V,34Wに供給すべく、各アームスイッチSUp〜SWnをオンオフする駆動信号を生成し、生成した駆動信号を各アームスイッチSUp〜SWnのゲートに供給する。一方、制御装置60は、回転電機30を発電機として駆動させる場合、U,V,W相巻線34U,34V,34Wから出力された交流電力を直流電力に変換してバッテリ20及び負荷22の少なくとも一方に供給すべく、各アームスイッチSUp〜SWnをオンオフする駆動信号を生成する。
First, the
続いて、界磁通電回路41について説明する。制御装置60は、界磁巻線32を励磁すべく、界磁通電回路41を構成する各スイッチをオンオフする。図2に、各スイッチの駆動態様の一例を示す。制御装置60は、図2(a)に示す第1状態と図2(b)に示す第2状態とが交互に出現するように各スイッチをオンオフする。第1状態は、第1上アームスイッチSH1と第2下アームスイッチSL2とがオンされて、かつ、第2上アームスイッチSH2と第1下アームスイッチSL1とがオフされている状態である。第2状態は、第1上アームスイッチSH1と第2下アームスイッチSL2とがオフされて、かつ、第2上アームスイッチSH2と第1下アームスイッチSL1とがオンされている状態である。なお、図2に示した駆動態様は、一例にすぎず、第2状態が出現しない駆動態様等、他の駆動態様であってもよい。また、界磁通電回路42は、フルブリッジ回路に限らず、例えばハーフブリッジ回路であってもよい。
Next, the
制御装置60は、角度検出部53の角度信号に基づいて、回転電機30の電気角θeと、ロータ31の回転速度Nmとを算出する。
The
車両は、エンジン10の燃焼制御を行う制御装置であるエンジンECU11と、車両の制御を統括する制御装置である上位ECU12とを備えている。制御装置60、エンジンECU11及び上位ECU12は、CAN等の通信線により情報のやり取りが可能とされている。
The vehicle includes an
エンジンECU11は、エンジン10のアイドリング運転中の燃焼制御として、通常時制御と、アイドルアップ制御とを行う。通常時制御は、出力軸10aの回転速度であるエンジン回転速度Nerを第1指令回転速度Netgt1に制御するための燃焼制御である。アイドルアップ制御は、エンジン回転速度Nerを、第1指令回転速度Netgt1よりも高い第2指令回転速度Netgt2に制御するための燃焼制御である。各指令回転速度Netgt1,Netgt2は、エンジン10の冷却水の温度等に応じて可変設定される。エンジンECU11は、所定の条件が成立したと判定した場合、通常時制御からアイドルアップ制御に切り替える。所定の条件は、例えば、出力軸10aの動力により駆動される車載機器の消費動力が所定動力以上になったとの条件である。この場合の車載機器には、回転電機30も含まれる。
The
以下、本実施形態では、回転電機30を発電機として駆動させる場合について説明する。図3に、制御装置60が行う正弦波PWM制御モードのブロック図を示す。本実施形態において、制御装置60のうち、図3に示す処理を行う構成が正弦波制御部に相当する。
Hereinafter, this embodiment demonstrates the case where the rotary
電圧偏差算出部61は、指令発電電圧VD*から、電圧検出部50により検出された電源電圧VDCを減算することにより、電圧偏差ΔVを算出する。指令発電電圧VD*は、インバータ40からバッテリ20に出力する直流電圧の指令値である。指令発電電圧VD*は、例えば、上位ECU12から制御装置60へと入力される。
The voltage
トルク算出部62は、電圧偏差ΔVを0にフィードバック制御するための操作量として、回転電機30の制御量の指令値を算出する。本実施形態において、制御量はトルクであり、その指令値は指令トルクTrq*である。また、本実施形態において、トルク算出部62で用いられるフィードバック制御は、比例積分制御である。なお、フィードバック制御としては、比例積分制御に限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
The
d軸指令設定部71は、指令トルクTrq*に基づいて、回転電機30のトルクを指令トルクTrq*とするためのd軸指令電流Id*を設定する。具体的には、d軸指令設定部71は、指令トルクTrq*とd軸指令電流Id*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、d軸指令電流Id*を設定する。q軸指令設定部72は、指令トルクTrq*に基づいて、回転電機30のトルクを指令トルクTrq*とするためのq軸指令電流Iq*を設定する。具体的には、q軸指令設定部72は、指令トルクTrq*とq軸指令電流Iq*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、q軸指令電流Iq*を設定する。上記マップ情報は、メモリ60aに記憶されている。
The d-axis
2相変換部70は、相電流検出部51により検出された相電流及び電気角θeに基づいて、回転電機30の3相固定座標系におけるU,V,W相電流IU,IV,IWを、2相回転座標系であるdq座標系におけるd,q軸電流Idr,Iqrに変換する。
Based on the phase current detected by the phase
ステータ制御部73は、d軸電流Idrをd軸指令電流Id*にフィードバック制御するための操作量として、d軸指令電圧Vd*を算出する。具体的には、ステータ制御部73は、d軸指令電流Id*からd軸電流Idrを減算した値としてd軸電流偏差ΔIdを算出し、算出したd軸電流偏差ΔIdを0にフィードバック制御するための操作量として、d軸指令電圧Vd*を算出する。
The
ステータ制御部73は、q軸電流Iqrを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、q軸指令電圧Vq*を算出する。具体的には、ステータ制御部73は、q軸指令電流Iq*からq軸電流Iqrを減算した値としてq軸電流偏差ΔIqを算出し、算出したq軸電流偏差ΔIqを0にフィードバック制御するための操作量として、q軸指令電圧Vq*を算出する。
なお、本実施形態において、ステータ制御部73で用いられるフィードバック制御は、比例積分制御である。なお、フィードバック制御としては、比例積分制御に限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
In the present embodiment, the feedback control used in the
d軸指令電圧Vd*及びq軸指令電圧Vq*により、dq座標系における電圧ベクトルの指令値である指令電圧ベクトルが定まる。ここで、ステータ巻線に印加される電圧ベクトルVtrは、図4に示すように、そのd軸成分がd軸電圧Vdとなり、q軸成分がq軸電圧Vqとなるものである。本実施形態において、電圧ベクトルVtrの位相である電圧位相δは、d軸の正方向を基準とし、この基準から反時計回りの方向が正方向として定義されている。 A command voltage vector which is a command value of a voltage vector in the dq coordinate system is determined by the d-axis command voltage Vd * and the q-axis command voltage Vq *. Here, as shown in FIG. 4, the voltage vector Vtr applied to the stator winding is such that the d-axis component becomes the d-axis voltage Vd and the q-axis component becomes the q-axis voltage Vq. In the present embodiment, the voltage phase δ, which is the phase of the voltage vector Vtr, is defined with the positive direction of the d axis as a reference, and the counterclockwise direction from this reference is defined as the positive direction.
3相変換部74は、d,q軸指令電圧Vd*,Vq*及び電気角θeに基づいて、d,q軸指令電圧Vd*,Vq*を、3相固定座標系におけるU,V,W相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換する。本実施形態において、U,V,W相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*は、電気角で位相が120°ずれた正弦波状の波形となる。
The three-
ステータ生成部75は、キャリア信号、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*及び電源電圧VDCに基づいて、正弦波PWM制御により、インバータ40の各スイッチSUp〜SWnをオンオフするための各駆動信号を生成する。詳しくは、ステータ生成部75は、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*のピーク値が電源電圧VDC以下となる場合、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*を「VDC/2」で除算した値と、キャリア信号との大小比較に基づいて、インバータ40の各スイッチSUp〜SWnの駆動信号を生成する。本実施形態において、キャリア信号は、三角波信号である。正弦波PWM制御において、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*の振幅を「VDC/2」で除算した値は、キャリア信号の振幅以下である。
The
本実施形態において、2相変換部70、d,q軸指令設定部71,72、ステータ制御部73、3相変換部74及びステータ生成部75が正弦波制御部に相当する。正弦波制御部によれば、d,q軸指令電圧Vd*,Vq*により定まる指令電圧ベクトルに実際の電圧ベクトルが制御される。
In the present embodiment, the two-
界磁指令設定部80は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、界磁指令電流If*を設定する。具体的には、界磁指令設定部80は、指令トルクTrq*、回転速度Nm(回転速度パラメータに相当)及び電源電圧VDCと界磁指令電流If*とが関係付けられたマップ情報であって、正弦波PWM制御で用いられる正弦波マップ情報(第1情報に相当)に基づいて、界磁指令電流If*を設定する。正弦波マップ情報では、図12(b)及び図13(b)に示すように、ロータ31の回転速度Nmが大きいほど界磁指令電流If*が大きくなるように回転速度Nmと界磁指令電流If*とが関係付けられている。正弦波マップ情報は、メモリ60aに記憶されている。
Field
界磁電流制御部81は、界磁電流検出部52により検出された界磁電流Ifrを界磁指令電流If*にフィードバック制御するための操作量として、界磁指令電圧Vf*を算出する。具体的には、界磁電流制御部81は、界磁指令電流If*から界磁電流Ifrを減算した値として界磁電流偏差ΔIfを算出し、算出した界磁電流偏差ΔIfを0にフィードバック制御するための操作量として、界磁指令電圧Vf*を算出する。なお、本実施形態において、界磁電流制御部81で用いられるフィードバック制御は、比例積分制御である。なお、フィードバック制御としては、比例積分制御に限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
The field
界磁生成部82は、界磁指令電圧Vf*及び電源電圧VDCに基づいて、界磁巻線32の印加電圧を界磁指令電圧Vf*に制御するための界磁通電回路41の各スイッチSH1〜SL2の各駆動信号を生成する。
The
なお、本実施形態において、界磁指令設定部80、界磁電流制御部81及び界磁生成部82が界磁制御部に相当する。
In the present embodiment, the field
図5に、正弦波PWM制御が実行される場合における1相分の各波形の推移を示す。図5(a),(b)は、インバータ40の上,下アームスイッチの駆動信号の推移を示し、図5(c)は、相電流、相電圧の推移を示す。
FIG. 5 shows the transition of each waveform for one phase when the sine wave PWM control is executed. FIGS. 5A and 5B show transitions of the drive signals of the upper and lower arm switches of the
続いて、図6に、制御装置60が行う同期整流制御のブロック図を示す。なお、本実施形態において、制御装置60のうち、図6に示す処理を行う構成が同期整流制御部に相当する。
Next, FIG. 6 shows a block diagram of synchronous rectification control performed by the
同期整流制御は、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*のピーク値が電源電圧VDCを上回って、かつ、各相巻線34U〜34Wの発電電圧のピーク値が電源電圧VDCを上回る場合に実施される。同期整流制御では、インバータ40のスイッチに逆並列接続されたボディダイオードに電流が流れようとする期間に、電流が流れようとするダイオードに逆並列接続されたスイッチがオンされる。各相において、ボディダイオードに電流が流れようとする期間は、各相の発電電圧のピーク値が電源電圧VDCを上回る期間である。同期整流制御では、各相において、1電気角周期のうち、発電電圧が電源電圧VDCを上回る期間の少なくとも一部において上アームスイッチが1回オン駆動される。これにより、各相巻線34U〜34Wから出力される交流電流が直流電流に変換される。
In the synchronous rectification control, the peak value of each phase command voltage Vu *, Vv *, Vw * exceeds the power supply voltage VDC, and the peak value of the power generation voltage of each phase winding 34U to 34W exceeds the power supply voltage VDC. To be implemented. In the synchronous rectification control, the switch connected in reverse parallel to the diode in which the current is to flow is turned on during the period in which current is flowing in the body diode connected in reverse parallel to the switch of the
同期生成部93は、電気角θe、インバータ40の上,下アームスイッチのデッドタイムDT、及び指令電圧位相δ*に基づいて、インバータ40の各スイッチSUp〜SWnをオンオフするための各駆動信号を生成する。指令電圧位相δ*は、回転電機30のトルクを指令トルクTrq*とするための電圧位相δの指令値である。同期生成部93により生成された駆動信号は、各相の1電気角周期において、上アームスイッチ及び下アームスイッチのそれぞれを1回ずつオンさせる信号となる。この駆動信号は、各相それぞれで位相が電気角で120°ずれている。
Based on the electrical angle θe, the dead time DT of the upper and lower arm switches of the
界磁指令設定部80は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、界磁指令電流If*を設定する。具体的には、界磁指令設定部80は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCと界磁指令電流If*とが関係付けられたマップ情報であって、同期整流制御で用いられる同期整流マップ情報(第2情報に相当)に基づいて、界磁指令電流If*を設定する。同期整流マップ情報では、図12(b)及び図13(b)に示すように、ロータ31の回転速度Nmが大きいほど界磁指令電流If*が大きくなるように回転速度Nmと界磁指令電流If*とが関係付けられている。同期整流マップ情報は、メモリ60aに記憶されている。
Field
なお、図6において、電圧偏差算出部61、トルク算出部62、界磁電流制御部81及び界磁生成部82は、図3に示した構成と同じである。
In FIG. 6, the voltage
図7に、同期整流制御が実行される場合における1相分の各波形の推移を示す。図7(a)〜図7(c)は、図5(a)〜図5(c)に対応している。図7に、同期整流制御において設定されるデッドタイムをDT1にて示す。 FIG. 7 shows the transition of each waveform for one phase when synchronous rectification control is executed. FIGS. 7A to 7C correspond to FIGS. 5A to 5C. FIG. 7 shows the dead time set in the synchronous rectification control as DT1.
続いて、制御系の応答性について説明する。d,q軸電流Idr,Iqrをd,q軸指令電流Id*,Iq*に制御する制御系を正弦波電流制御系と称し、界磁電流Ifrを界磁指令電流If*に制御する制御系を界磁電流制御系と称すこととする。本実施形態では、d,q軸指令電流Id*,Iq*の変化に対する正弦波電流制御系によるd,q軸電流Idr,Iqrの応答性が、界磁指令電流If*の変化に対する界磁電流制御系による界磁電流Ifrの応答性よりも高くされている。正弦波電流制御系の応答性が界磁電流制御系の応答性よりも高いのは、例えば、界磁巻線32のインダクタンスがステータ巻線のインダクタンスよりも大きいにもかかわらず、バッテリ20によって界磁巻線32に印加可能な電圧が十分でないためである。 Subsequently, the response of the control system will be described. A control system that controls the d and q axis currents Idr and Iqr to d and q axis command currents Id * and Iq * is referred to as a sine wave current control system, and a control system that controls the field current Ifr to the field command current If *. Is referred to as a field current control system. In the present embodiment, the responsiveness of the d and q axis currents Idr and Iqr by the sine wave current control system to the change in the d and q axis command currents Id * and Iq * is the field current to the change in the field command current If *. It is higher than the response of the field current Ifr by the control system. The responsiveness of the sinusoidal current control system is higher than the responsiveness of the field current control system, for example, even though the inductance of the field winding 32 is larger than the inductance of the stator winding, This is because the voltage that can be applied to the magnetic winding 32 is not sufficient.
ちなみに、制御系の応答性の高低は、例えば以下の(A)〜(C)で定めることができる。 Incidentally, the level of responsiveness of the control system can be determined by, for example, the following (A) to (C).
(A)閉ループ伝達関数
図8(a)を用いて、界磁指令電流If*を入力とし、界磁電流Ifrを出力とする閉ループ伝達関数Gcf(s)について説明する。G1(s)で表される第1伝達関数101は、界磁電流偏差ΔIfを入力とし、界磁電流偏差ΔIfを0にフィードバック制御するための操作量である界磁巻線32の印加電圧Vfを出力する。第1伝達関数101が界磁電流制御部81に相当する。
(A) Closed Loop Transfer Function The closed loop transfer function Gcf (s) having the field command current If * as an input and the field current Ifr as an output will be described with reference to FIG. The
界磁巻線32の周波数特性をモデル化したG2(s)で表される第2伝達関数102は、プラントに相当する。第2伝達関数102は、界磁巻線32の印加電圧Vfを入力として、界磁電流Ifrを出力する。
The
界磁電流制御系の閉ループ伝達関数Gcf(s)は、下式(eq1)で表される。 The closed loop transfer function Gcf (s) of the field current control system is expressed by the following equation (eq1).
ステータ巻線の周波数特性をモデル化したG4(s)で表される第4伝達関数202は、プラントに相当する。第4伝達関数202は、d軸電圧Vdを入力として、d軸電流Idrを出力する。
A
d軸の正弦波電流制御系の閉ループ伝達関数Gcd(s)は、下式(eq2)で表される。 The closed loop transfer function Gcd (s) of the d-axis sine wave current control system is expressed by the following equation (eq2).
図9に示すように、制御系の閉ループ伝達関数のゲインに関する周波数特性において、ゲインが0dB未満の所定値(例えば−3dB)になる周波数が応答周波数として定義されている。本実施形態では、d,q軸の正弦波電流制御系の閉ループ伝達関数の応答周波数が、界磁電流制御系の閉ループ伝達関数Gcf(s)の応答周波数よりも高い。なお、本実施形態において、矩形波電流制御系の応答周波数は、界磁電流制御系の応答周波数よりも高い。 As shown in FIG. 9, in the frequency characteristic regarding the gain of the closed loop transfer function of the control system, the frequency at which the gain becomes a predetermined value (eg, −3 dB) less than 0 dB is defined as the response frequency. In the present embodiment, the response frequency of the closed-loop transfer function of the d and q-axis sine wave current control system is higher than the response frequency of the closed-loop transfer function Gcf (s) of the field current control system. In the present embodiment, the response frequency of the rectangular wave current control system is higher than the response frequency of the field current control system.
ちなみに、応答周波数は、例えば、閉ループ伝達関数に基づいて解析的に算出されてもよいし、シミュレーションに基づいて算出されてもよい。また、例えば、応答周波数は、実際の制御システム及び制御装置60を用いて実験的に算出されてもよい。
Incidentally, the response frequency may be calculated analytically based on, for example, a closed loop transfer function, or may be calculated based on a simulation. For example, the response frequency may be calculated experimentally using an actual control system and the
(B)開ループ伝達関数
開ループ伝達関数のゲイン交差角周波数が高いほど、応答性が高くなる。このため、ゲイン交差角周波数で応答性の高低を定めてもよい。なお、界磁電流制御系を例にして説明すると、この制御系の開ループ伝達関数Gof(s)は、下式(eq3)で表される。
(B) Open loop transfer function The higher the gain crossing angular frequency of the open loop transfer function, the higher the response. For this reason, the level of response may be determined by the gain crossover angular frequency. The field current control system will be described as an example. The open loop transfer function Gof (s) of this control system is expressed by the following equation (eq3).
図10に示すように、ステップ状に変化させられた指令値と実値とに基づいて規定される時定数τが短いほど、応答性が高くなる。このため、時定数τで応答性の高低を定めてもよい。
続いて、エンジン10のアイドリング運転中における制御モードの移行制御処理について説明する。この処理は、制御装置60により実行され、算出したロータ31の回転速度Nmが第2ロータ閾値Nth2以上になったと判定された場合、正弦波PWM制御から同期整流制御に切り替え、回転速度Nmが、第2ロータ閾値Nth2よりも小さい第1ロータ閾値Nth1以下になったと判定された場合、同期整流制御から正弦波PWM制御に切り替える処理である。ここで、本実施形態の第1ロータ閾値Nth1及び第2ロータ閾値Nth2について説明する。
Subsequently, a control mode transition control process during idling operation of the
図12を参照して、第1指令回転速度Netgt1に対応するロータ31の回転速度を第1ロータ回転速度Nm1とする。第1ロータ回転速度Nm1は、プーリ比等により定まる出力軸10aからロータ31までの変速比と、第1指令回転速度Netgt1とに基づいて定まる。例えば、第1指令回転速度Netgt1が700rpmであり、変速比が3である場合、第1ロータ回転速度Nm1は2100rpmとなる。
Referring to FIG. 12, the rotational speed of
第2指令回転速度Netgt2に対応するロータ31の回転速度を第2ロータ回転速度Nm2(>Nm1)とする。第2ロータ回転速度Nm2は、プーリ比等により定まる出力軸10aからロータ31までの変速比と、第2指令回転速度Netgt2とに基づいて定まる。
The rotation speed of the
通常時制御が行われている場合における第1指令回転速度Netgt1に対するエンジン回転速度Nerの高回転側への最大想定変動量を第1エンジン変動量ΔNe1(>0)とし、第1エンジン変動量ΔNe1に対応するロータ31の回転速度の変動量を第1ロータ変動量ΔNm1とする。すなわち、通常時制御が行われている場合においてロータ31の回転速度Nmが取り得る最大値は「Nm1+ΔNm1」である。第1ロータ変動量ΔNm1は、プーリ比等により定まる出力軸10aからロータ31までの変速比と、第1エンジン変動量ΔNe1とに基づいて定まる。例えば、第1エンジン変動量ΔNe1が80rpmであり、変速比が3である場合、第1ロータ変動量ΔNm1は240rpmとなる。
When the normal control is performed, the maximum assumed fluctuation amount of the engine rotation speed Ner with respect to the first command rotation speed Netgt1 toward the high rotation side is set as the first engine fluctuation amount ΔNe1 (> 0), and the first engine fluctuation amount ΔNe1. The amount of fluctuation in the rotational speed of the
図13を参照して、アイドルアップ制御が行われている場合における第2指令回転速度Netgt2に対するエンジン回転速度Nerの低回転側への最大想定変動量を第2エンジン変動量ΔNe2(>0)とし、第2エンジン変動量ΔNe2に対応するロータ31の回転速度の変動量を第2ロータ変動量ΔNm2とする。すなわち、アイドルアップ制御が行われている場合においてロータ31の回転速度Nmが取り得る最小値は「Nm2−ΔNm2」である。
Referring to FIG. 13, the maximum assumed fluctuation amount of the engine rotation speed Ner toward the low rotation side with respect to the second command rotation speed Netgt2 when the idle-up control is performed is defined as a second engine fluctuation amount ΔNe2 (> 0). The variation amount of the rotational speed of the
第1ロータ閾値Nth1は、第1ロータ回転速度Nm1以上であってかつ第2ロータ回転速度Nm2から第2ロータ変動量ΔNm2を減算した値よりも小さい値に設定されている。本実施形態において、第1ロータ閾値Nth1は、第1ロータ回転速度Nm1及び第1ロータ変動量ΔNm1の加算値よりも高い値に設定されている。第1ロータ閾値Nth1に対応するエンジン回転速度を第1エンジン閾値Eth1と称し、第1ロータ回転速度Nm1及び第1ロータ変動量ΔNm1の加算値に対応するエンジン回転速度を第1エンジン最大値Ne1Hと称すこととする。 The first rotor threshold Nth1 is set to a value that is equal to or higher than the first rotor rotational speed Nm1 and smaller than the value obtained by subtracting the second rotor fluctuation amount ΔNm2 from the second rotor rotational speed Nm2. In the present embodiment, the first rotor threshold value Nth1 is set to a value higher than the added value of the first rotor rotational speed Nm1 and the first rotor fluctuation amount ΔNm1. The engine speed corresponding to the first rotor threshold value Nth1 is referred to as a first engine threshold value Eth1, and the engine speed corresponding to the added value of the first rotor speed Nm1 and the first rotor fluctuation amount ΔNm1 is defined as a first engine maximum value Ne1H. I will call it.
第2ロータ閾値Nth2は、第1ロータ回転速度Nm1及び第1ロータ変動量ΔNm1の加算値と第1ロータ閾値Nth1とのそれぞれよりも大きくて、かつ、第2ロータ回転速度Nm2以下の値に設定されている。本実施形態において、第2ロータ閾値Nth2は、第2ロータ回転速度Nm2から第2ロータ変動量ΔNm2を減算した値よりも低い値に設定されている。第2ロータ閾値Nth2に対応するエンジン回転速度を第2エンジン閾値Eth2と称し、第2ロータ回転速度Nm2から第2ロータ変動量ΔNm2を減算した値に対応するエンジン回転速度を第2エンジン最小値Ne2Lと称すこととする。 The second rotor threshold value Nth2 is set to a value that is greater than each of the added value of the first rotor rotational speed Nm1 and the first rotor fluctuation amount ΔNm1 and the first rotor threshold value Nth1 and equal to or less than the second rotor rotational speed Nm2. Has been. In the present embodiment, the second rotor threshold value Nth2 is set to a value lower than the value obtained by subtracting the second rotor fluctuation amount ΔNm2 from the second rotor rotational speed Nm2. The engine speed corresponding to the second rotor threshold value Nth2 is referred to as a second engine threshold value Eth2, and the engine speed corresponding to a value obtained by subtracting the second rotor fluctuation amount ΔNm2 from the second rotor speed Nm2 is defined as a second engine minimum value Ne2L. I will call it.
図11に、アイドリング運転中における移行制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置60により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
FIG. 11 shows the procedure of the transition control process during idling operation. This process is repeatedly executed by the
ステップS11では、今回の制御周期において、算出したロータ31の回転速度Nmが第2ロータ閾値Nth2以上になったか否かを判定する。ステップS11で肯定判定されるのは、例えば、エンジン10の燃焼制御が、通常時制御からアイドルアップ制御に切り替えられた場合である。ステップS11において否定判定した場合には、ステップS12に進み、今回の制御周期において、算出したロータ31の回転速度Nmが第1ロータ閾値Nth1以下になったか否かを判定する。ステップS12で肯定判定されるのは、例えば、エンジン10の燃焼制御が、アイドルアップ制御から通常時制御に切り替えられた場合である。
In step S11, it is determined whether or not the calculated rotation speed Nm of the
ステップS12において肯定判定した場合には、ステップS13に進み、判定フラグFを0にする。判定フラグFは、0によって正弦波PWM制御の実行を指示し、1によって同期整流制御の実行を指示する。なお、本実施形態において、判定フラグFの初期値は0とされている。 If an affirmative determination is made in step S12, the process proceeds to step S13, and the determination flag F is set to zero. The determination flag F is instructed to execute sine wave PWM control by 0, and instructed to execute synchronous rectification control by 1. In the present embodiment, the initial value of the determination flag F is 0.
ステップS11において肯定判定した場合には、ステップS14に進み、判定フラグFを1にする。ステップS12において否定判定した場合には、現在実行されている制御が継続される。 If an affirmative determination is made in step S11, the process proceeds to step S14, and the determination flag F is set to 1. If a negative determination is made in step S12, the currently executed control is continued.
ステップS13,S14の処理が完了した場合、又はステップS12において否定判定した場合には、ステップS15に進む。ステップS15では、判定フラグFが1であるか否かを判定する。ステップS15において判定フラグFが0であると判定した場合には、ステップS16に進み、先の図3に示した正弦波PWM制御を実行する。一方、ステップS16において判定フラグFが1であると判定した場合には、ステップS17に進み、先の図6に示した同期整流制御を実行する。 If the processes of steps S13 and S14 are completed, or if a negative determination is made in step S12, the process proceeds to step S15. In step S15, it is determined whether or not the determination flag F is 1. If it is determined in step S15 that the determination flag F is 0, the process proceeds to step S16 to execute the sine wave PWM control shown in FIG. On the other hand, if it is determined in step S16 that the determination flag F is 1, the process proceeds to step S17 to execute the synchronous rectification control shown in FIG.
続いて、図12及び図13を用いて、界磁指令電流If*の設定方法について説明する。本実施形態において、界磁指令設定部80は、図12及び図13に示すように、正弦波PWM制御及び同期整流制御のうち、一方の制御から他方の制御への切り替え前後において、界磁指令電流If*を不連続に設定する。図12(a)及び図13(a)は、高電位側電気経路Lpのうちコンデンサ21の高電位側端子との接続点からバッテリ20の正極端子側へと流れる直流電流IDCとエンジン回転速度Nerとの関係を示す。図12(b)及び図13(b)は、界磁指令電流If*とエンジン回転速度Nerとの関係を示し、図12(c)及び図13(c)は、回転電機30の発電トルクTrqrとエンジン回転速度Nerとの関係を示す。
Next, a method for setting the field command current If * will be described with reference to FIGS. 12 and 13. In the present embodiment, the field
通常時制御からアイドルアップ制御に切り替えられる場合、図12に示すように、正弦波PWM制御から同期整流制御に切り替えられる。この場合、同期整流制御に切り替えられた直後の制御周期において同期整流マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*が、同期整流制御に切り替えられる直前の制御周期において正弦波マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*よりも大きい。すなわち、正弦波PWM制御から同期整流制御に切り替えられる場合において、正弦波マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*の最大値は、同期整流マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*の最小値よりも小さくされている。以下、このように設定される理由について、比較例と対比しつつ説明する。 When switching from the normal time control to the idle up control, as shown in FIG. 12, the sine wave PWM control is switched to the synchronous rectification control. In this case, the field command current If * set based on the synchronous rectification map information in the control cycle immediately after switching to the synchronous rectification control is based on the sine wave map information in the control cycle immediately before switching to the synchronous rectification control. Is larger than the field command current If *. That is, when switching from sine wave PWM control to synchronous rectification control, the maximum value of field command current If * set based on sine wave map information is the field command set based on synchronous rectification map information. It is smaller than the minimum value of the current If *. Hereinafter, the reason for this setting will be described in comparison with a comparative example.
図14(b)に示すように、正弦波PWM制御から同期整流制御への切り替え前後において界磁指令電流If*が連続するように設定され、制御の切り替え前後において実際の界磁電流が連続にされる構成を比較例とする。比較例では、制御の切り替え前後において回転電機30の発電トルクが大きく減少してしまう。これは、ステータ巻線及びインバータ40を含む電流経路において発生する損失が正弦波PWM制御よりも同期整流制御の方が小さくなり、指令発電電圧VD*とするためにステータ巻線に流れる電流が制御の切り替え前後において減少するためである。正弦波PWM制御により発生する損失よりも同期整流制御により発生する損失の方が小さくなる理由は、例えば、同期整流制御により発生するスイッチング損失が、正弦波PWM制御により発生するスイッチング損失よりも小さいためである。
As shown in FIG. 14B, the field command current If * is set to be continuous before and after switching from the sine wave PWM control to the synchronous rectification control, and the actual field current is continuously set before and after the control switching. This configuration is used as a comparative example. In the comparative example, the power generation torque of the rotating
この点に鑑み、正弦波PWM制御から同期整流制御に切り替えられる場合、同期整流制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流が、同期整流制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流よりも大きくなるように、図12(b)に示す態様で界磁指令電流If*が設定される。これにより、正弦波PWM制御から同期整流制御に切り替えられる場合における発電トルクの低下を抑制することができ、制御が切り替えられる場合における発電トルクと指令トルクTrq*とのずれを抑制できる。その結果、発電トルクの変動を抑制できる。 In view of this point, when switching from sine wave PWM control to synchronous rectification control, the actual field current immediately after switching to synchronous rectification control is greater than the actual field current immediately before switching to synchronous rectification control. Thus, the field command current If * is set in the manner shown in FIG. Thereby, the fall of the power generation torque when switching from the sine wave PWM control to the synchronous rectification control can be suppressed, and the deviation between the power generation torque and the command torque Trq * when the control is switched can be suppressed. As a result, fluctuations in power generation torque can be suppressed.
一方、アイドルアップ制御から通常時制御に切り替えられる場合、図13に示すように、同期整流制御から正弦波PWM制御に切り替えられる。この場合、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の制御周期において正弦波マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*が、正弦波PWM制御に切り替えられる直前の制御周期において同期整流マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*よりも小さい。以下、このように設定される理由について、比較例と対比しつつ説明する。 On the other hand, when the control is switched from the idle-up control to the normal control, the synchronous rectification control is switched to the sine wave PWM control as shown in FIG. In this case, the field command current If * set based on the sine wave map information in the control cycle immediately after switching to the sine wave PWM control is the synchronous rectification map information in the control cycle immediately before switching to the sine wave PWM control. Is smaller than the field command current If * set based on Hereinafter, the reason for this setting will be described in comparison with a comparative example.
図15(b)に示すように、同期整流制御から正弦波PWM制御への切り替え前後において界磁指令電流If*が連続するように設定され、制御の切り替え前後において実際の界磁電流が連続にされる構成を比較例とする。比較例では、制御の切り替え前後において回転電機30の発電トルクが大きく増加してしまう。これは、ステータ巻線及びインバータ40を含む電流経路において発生する損失が同期整流制御よりも正弦波PWM制御の方が大きくなり、指令発電電圧VD*とするためにステータ巻線に流れる電流が制御の切り替え前後において増加するためである。
As shown in FIG. 15B, the field command current If * is set to be continuous before and after switching from the synchronous rectification control to the sine wave PWM control, and the actual field current is continuously set before and after the control switching. This configuration is used as a comparative example. In the comparative example, the power generation torque of the rotating
この点に鑑み、同期整流制御から正弦波PWM制御に切り替えられる場合、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流が、正弦波PWM制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流よりも小さくなるように、図13(b)に示す態様で界磁指令電流If*が設定される。これにより、同期整流制御から正弦波PWM制御に切り替えられる場合における発電トルクの増加を抑制することができ、制御が切り替えられる場合における発電トルクと指令トルクTrq*とのずれを抑制できる。その結果、発電トルクの変動を抑制できる。 In view of this point, when switching from synchronous rectification control to sine wave PWM control, the actual field current immediately after switching to sine wave PWM control is greater than the actual field current immediately before switching to sine wave PWM control. The field command current If * is set in the manner shown in FIG. Thereby, an increase in the power generation torque when switching from the synchronous rectification control to the sine wave PWM control can be suppressed, and a deviation between the power generation torque and the command torque Trq * when the control is switched can be suppressed. As a result, fluctuations in power generation torque can be suppressed.
<第1実施形態の変形例>
・正弦波マップ情報は、ロータ31の回転速度Nmに代えて、エンジン回転速度Nerが大きいほど界磁指令電流If*が大きくなるようにエンジン回転速度Nerと界磁指令電流If*とが関係付けられた情報であってもよい。この場合、界磁指令設定部80は、取得したエンジン回転速度Ner、電源電圧VDC及び指令トルクTrqと、正弦波マップ情報とに基づいて、界磁指令電流If*を設定すればよい。なお、同期整流マップ情報についても同様に、ロータ31の回転速度Nmに代えて、エンジン回転速度Nerが界磁指令電流If*と関係付けられていてもよい。
<Modification of First Embodiment>
In the sine wave map information, instead of the rotation speed Nm of the
・回転速度Nm等と界磁指令電流If*とが関係付けられた情報としては、マップ情報に限らず、例えば、回転速度Nm等と界磁指令電流If*とが関係付けられた数式の情報であってもよい。 The information related to the rotation speed Nm and the field command current If * is not limited to the map information, and for example, information on a mathematical formula related to the rotation speed Nm and the field command current If * It may be.
・第2ロータ閾値Nth2は、例えば、第2ロータ回転速度Nm2に設定されていてもよい。また、第1ロータ閾値Nth1は、第1ロータ回転速度Nm1に設定されていてもよい。 The second rotor threshold value Nth2 may be set to the second rotor rotational speed Nm2, for example. Further, the first rotor threshold value Nth1 may be set to the first rotor rotational speed Nm1.
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、先の図3のステータ生成部75は、キャリア信号、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*及び電源電圧VDCに基づいて、正弦波PWM制御又は過変調PWM制御により、インバータ40の各スイッチSUp〜SWnをオンオフ駆動するための各駆動信号を生成する。
Second Embodiment
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, the
過変調PWM制御について説明すると、ステータ生成部75は、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*のピーク値が電源電圧VDCを上回る場合、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*を「VDC/2」で除算した値と、キャリア信号との大小比較に基づいて、インバータ40の各スイッチSUp〜SWnの駆動信号を生成する。過変調PWM制御において、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*の振幅を「VDC/2」で除算した値は、キャリア信号の振幅よりも大きい。図16に、過変調PWM制御が実行される場合における1相分の各波形の推移を示す。図16(a)〜図16(c)は、図5(a)〜図5(c)に対応している。
Explaining the overmodulation PWM control, the
一方、先の図6の同期生成部93は、矩形波制御又は同期整流制御を行う。矩形波制御は、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*のピーク値が電源電圧VDCを上回って、かつ、各相巻線34U〜34Wの発電電圧(つまり逆起電圧)のピーク値が電源電圧VDC以下になる場合に実施される。図17に、矩形波制御が実行される場合における1相分の各波形の推移を示す。図17(a)〜図17(c)は、図5(a)〜図5(c)に対応している。図17に、矩形波制御において設定されるデッドタイムをDT2にて示す。本実施形態において、DT2は、図7に示したDT1よりも短い。DT1は、例えば、正弦波PWM制御、過変調PWM制御及び矩形波制御において設定され得るデッドタイムの範囲の最大値よりも長い時間に設定されている。
On the other hand, the
本実施形態では、移行制御処理において、正弦波PWM制御から同期整流制御に移行させる場合、正弦波PWM制御、過変調PWM制御、矩形波制御及び同期整流制御の順に切り替えられる。一方、同期整流制御から正弦波PWM制御に移行させる場合、同期整流制御、矩形波制御、過変調PWM制御及び正弦波PWM制御の順に切り替えられる。 In this embodiment, in the transition control process, when shifting from sine wave PWM control to synchronous rectification control, switching is performed in the order of sine wave PWM control, overmodulation PWM control, rectangular wave control, and synchronous rectification control. On the other hand, when shifting from synchronous rectification control to sine wave PWM control, switching is performed in the order of synchronous rectification control, rectangular wave control, overmodulation PWM control, and sine wave PWM control.
図18を用いて、本実施形態に係る移行制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置60により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。図18において、先の図11に示した処理又はこの処理と対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
The procedure of the transition control process according to the present embodiment is shown using FIG. This process is repeatedly executed by the
ステップS15において判定フラグFが1であると判定した場合には、ステップS20に進み、第1処理を行う。図19に、第1処理の手順を示す。 If it is determined in step S15 that the determination flag F is 1, the process proceeds to step S20 and the first process is performed. FIG. 19 shows the procedure of the first process.
ステップS201では、前回の制御周期における制御が正弦波PWM制御であったか否かを判定する。 In step S201, it is determined whether or not the control in the previous control cycle was sine wave PWM control.
ステップS201において正弦波PWM制御であったと判定した場合には、ステップS202に進み、過変調PWM制御への切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれるか否かを判定する。この判定方法の一例として、本実施形態では、今回の制御周期において変調率Mrが第1変調率Ma(例えば1)を超えたと判定した場合、切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれると判定する。本実施形態において、変調率Mrは、「Vn/VDC」として算出され、Vnは、電圧ベクトルの大きさである電圧振幅を示す。電圧振幅Vnは、例えば、d軸指令電圧Vd*及びq軸指令電圧Vq*に基づいて算出されればよい。 When it is determined in step S201 that the sine wave PWM control has been performed, the process proceeds to step S202, and it is determined whether or not the timing for switching to the overmodulation PWM control is included in the current control cycle. As an example of this determination method, in this embodiment, when it is determined that the modulation rate Mr exceeds the first modulation rate Ma (for example, 1) in the current control cycle, it is determined that the switching timing is included in the current control cycle. . In the present embodiment, the modulation factor Mr is calculated as “Vn / VDC”, where Vn indicates a voltage amplitude that is the magnitude of the voltage vector. The voltage amplitude Vn may be calculated based on, for example, the d-axis command voltage Vd * and the q-axis command voltage Vq *.
ステップS202において否定判定した場合には、ステップS203に進み、先の図3に示した構成により正弦波PWM制御を行う。一方、ステップS202において肯定判定した場合には、ステップS204に進み、先の図3に示した構成により過変調PWM制御を行う。 If a negative determination is made in step S202, the process proceeds to step S203, and sine wave PWM control is performed with the configuration shown in FIG. On the other hand, when an affirmative determination is made in step S202, the process proceeds to step S204, and overmodulation PWM control is performed with the configuration shown in FIG.
ステップS201において否定判定した場合には、ステップS205に進み、前回の制御周期における制御が過変調PWM制御であったか否かを判定する。 If a negative determination is made in step S201, the process proceeds to step S205, in which it is determined whether or not the control in the previous control cycle was overmodulation PWM control.
ステップS205において過変調PWM制御であったと判定した場合には、ステップS206に進み、矩形波制御への切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれるか否かを判定する。この判定方法の一例として、本実施形態では、今回の制御周期において変調率Mrが、第1変調率Maよりも大きい第2変調率Mb(例えば1.27)を超えたと判定した場合、切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれると判定する。 If it is determined in step S205 that the overmodulation PWM control has been performed, the process proceeds to step S206 to determine whether or not the timing for switching to the rectangular wave control is included in the current control cycle. As an example of this determination method, in this embodiment, when it is determined that the modulation rate Mr exceeds the second modulation rate Mb (eg, 1.27) larger than the first modulation rate Ma in the current control cycle, the switching timing Is included in the current control cycle.
ステップS206において否定判定した場合には、ステップS204に進む。一方、ステップS206において肯定判定した場合には、ステップS207に進み、過変調PWM制御から矩形波制御に切り替える。矩形波制御は、先の図6に示した構成により行われる。 If a negative determination is made in step S206, the process proceeds to step S204. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S206, the process proceeds to step S207 to switch from overmodulation PWM control to rectangular wave control. The rectangular wave control is performed by the configuration shown in FIG.
ステップS205において否定判定した場合には、ステップS208に進み、前回の制御周期における制御が矩形波制御であったか否かを判定する。 If a negative determination is made in step S205, the process proceeds to step S208, and it is determined whether or not the control in the previous control cycle was rectangular wave control.
ステップS208において矩形波制御であったと判定した場合には、ステップS209に進み、同期整流制御への切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれるか否かを判定する。この判定方法の一例として、本実施形態では、ロータ31の回転速度Nmが閾値速度よりも高いと判定した場合、切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれると判定する。閾値速度は、発電電圧がバッテリ20の出力電圧よりも高くなっているか否かを判定可能な値に設定されている。
If it is determined in step S208 that the control is rectangular wave control, the process advances to step S209 to determine whether or not the timing for switching to synchronous rectification control is included in the current control cycle. As an example of this determination method, in this embodiment, when it is determined that the rotational speed Nm of the
ステップS209において否定判定した場合には、ステップS207に進む。一方、ステップS209において肯定判定した場合には、ステップS210に進み、矩形波制御から同期整流制御に切り替える。同期整流制御は、先の図6に示した構成により行われる。 If a negative determination is made in step S209, the process proceeds to step S207. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S209, the process proceeds to step S210 to switch from rectangular wave control to synchronous rectification control. The synchronous rectification control is performed by the configuration shown in FIG.
先の図18の説明に戻り、ステップS15において判定フラグFが0であると判定した場合には、ステップS30に進み、第2処理を行う。図20に、第2処理の手順を示す。 Returning to the description of FIG. 18 above, when it is determined in step S15 that the determination flag F is 0, the process proceeds to step S30, and the second process is performed. FIG. 20 shows the procedure of the second process.
ステップS301では、前回の制御周期における制御が同期整流制御であったか否かを判定する。 In step S301, it is determined whether the control in the previous control cycle was synchronous rectification control.
ステップS301において同期整流制御であったと判定した場合には、ステップS302に進み、矩形波制御への切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれるか否かを判定する。この判定方法の一例として、本実施形態では、ロータ31の回転速度Nmが閾値速度以下である判定した場合、切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれると判定する。
When it is determined in step S301 that the synchronous rectification control has been performed, the process proceeds to step S302, and it is determined whether or not the switching timing to the rectangular wave control is included in the current control cycle. As an example of this determination method, in the present embodiment, when it is determined that the rotational speed Nm of the
ステップS302において否定判定した場合には、ステップS303に進み、先の図6に示した構成により同期整流制御を行う。一方、ステップS302において肯定判定した場合には、ステップS304に進み、先の図6に示した構成により矩形波制御を行う。 If a negative determination is made in step S302, the process proceeds to step S303, and synchronous rectification control is performed with the configuration shown in FIG. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S302, the process proceeds to step S304, and rectangular wave control is performed with the configuration shown in FIG.
ステップS301において否定判定した場合には、ステップS305に進み、前回の制御周期における制御が矩形波制御であったか否かを判定する。 If a negative determination is made in step S301, the process proceeds to step S305, and it is determined whether or not the control in the previous control cycle was rectangular wave control.
ステップS305において矩形波制御であったと判定した場合には、ステップS306に進み、過変調PWM制御への切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれるか否かを判定する。この判定方法の一例として、本実施形態では、今回の制御周期において変調率Mrが第2変調率Mb以下になったと判定した場合、切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれると判定する。 If it is determined in step S305 that the rectangular wave control has been performed, the process proceeds to step S306, where it is determined whether the timing for switching to overmodulation PWM control is included in the current control cycle. As an example of this determination method, in this embodiment, when it is determined that the modulation rate Mr is equal to or less than the second modulation rate Mb in the current control cycle, it is determined that the switching timing is included in the current control cycle.
ステップS306において否定判定した場合には、ステップS304に進む。一方、ステップS306において肯定判定した場合には、ステップS307に進み、矩形波制御から過変調PWM制御に切り替える。 If a negative determination is made in step S306, the process proceeds to step S304. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S306, the process proceeds to step S307 to switch from rectangular wave control to overmodulation PWM control.
ステップS305において否定判定した場合には、ステップS308に進み、前回の制御周期における制御が過変調PWM制御であったか否かを判定する。 If a negative determination is made in step S305, the process proceeds to step S308, in which it is determined whether or not the control in the previous control cycle was overmodulation PWM control.
ステップS308において過変調PWM制御であったと判定した場合には、ステップS309に進み、正弦波PWM制御への切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれるか否かを判定する。この判定方法の一例として、本実施形態では、今回の制御周期において変調率Mrが第1変調率Ma以下になったと判定した場合、切り替えタイミングが今回の制御周期に含まれると判定する。 If it is determined in step S308 that the overmodulation PWM control has been performed, the process advances to step S309 to determine whether or not the timing for switching to the sine wave PWM control is included in the current control cycle. As an example of this determination method, in this embodiment, when it is determined that the modulation rate Mr is equal to or less than the first modulation rate Ma in the current control cycle, it is determined that the switching timing is included in the current control cycle.
ステップS309において否定判定した場合には、ステップS307に進む。一方、ステップS309において肯定判定した場合には、ステップS310に進み、過変調PWM制御から正弦波PWM制御に切り替える。 If a negative determination is made in step S309, the process proceeds to step S307. On the other hand, if an affirmative determination is made in step S309, the process proceeds to step S310, where overmodulation PWM control is switched to sine wave PWM control.
図21〜図24に、各制御時においてステータ巻線(各相巻線34U,34V,34W)に印加される電圧ベクトルについて説明する。図21〜図24それぞれに示す例では、ステータ巻線に流れる電流の影響を説明するために、便宜上、界磁電流を同一としている。図21〜図24において、VINVは、各制御において指令されるd,q軸電圧Vd*,Vq*から定まる指令電圧ベクトルを示し、VKは、界磁電流が流れることによりステータ巻線に誘起される電圧ベクトルを示し、VRは、ステータ巻線の抵抗成分による電圧降下量に対応する電圧ベクトルを示す。また、C1は、変調率Mrが1の場合に指令電圧ベクトルが描く仮想円を示し、C2は、変調率Mrが1.27の場合に指令電圧ベクトルが描く仮想円を示す。
21 to 24, voltage vectors applied to the stator windings (
図21に、正弦波PWM制御時における電圧ベクトルを示す。V1は、ステータ巻線に最終的に印加される電圧ベクトルを示し、VINV、VK、VRの合成ベクトルである。図22に、過変調PWM制御時における電圧ベクトルを示す。V2は、ステータ巻線に最終的に印加される電圧ベクトルを示し、VINV、VK、VRの合成ベクトルである。 FIG. 21 shows voltage vectors during sine wave PWM control. V1 represents a voltage vector finally applied to the stator winding, and is a combined vector of VINV, VK, and VR. FIG. 22 shows voltage vectors during overmodulation PWM control. V2 indicates a voltage vector finally applied to the stator winding, and is a combined vector of VINV, VK, and VR.
図23に、矩形波制御時における電圧ベクトルを示す。V3は、ステータ巻線に最終的に印加される電圧ベクトルを示し、VINV、VK、VRの合成ベクトルである。図24に、同期整流制御時における電圧ベクトルを示す。図24において、VDTは、デッドタイムDT1に対応する電圧ベクトルを示す。V4は、ステータ巻線に最終的に印加される電圧ベクトルを示し、VINV、VK、VR、VDTの合成ベクトルである。同期整流制御では、デッドタイムDT1が長いため、VDTの影響を無視できない。 FIG. 23 shows voltage vectors during rectangular wave control. V3 indicates a voltage vector finally applied to the stator winding, and is a combined vector of VINV, VK, and VR. FIG. 24 shows voltage vectors during synchronous rectification control. In FIG. 24, VDT indicates a voltage vector corresponding to the dead time DT1. V4 indicates a voltage vector finally applied to the stator winding, and is a combined vector of VINV, VK, VR, and VDT. In synchronous rectification control, since the dead time DT1 is long, the influence of VDT cannot be ignored.
例えば過変調PWM制御から同期整流制御に直接切り替えられると、過変調PWM制御時における電圧ベクトルV2の電圧振幅と同期整流制御時における電圧ベクトルV4の電圧振幅との差が大きいことに起因して、回転電機30の発電トルクの変動が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態では、正弦波PWM制御の後、過変調PWM制御から矩形波制御を介して同期整流制御に切り替えられる。これにより、過変調PWM制御時における電圧ベクトルV2の電圧振幅と矩形波制御時における電圧ベクトルV3の電圧振幅との差、及び矩形波制御時における電圧ベクトルV3の電圧振幅と同期整流制御時における電圧ベクトルV4の電圧振幅との差のそれぞれを、過変調PWM制御時における電圧ベクトルV2の電圧振幅と同期整流制御時における電圧ベクトルV4の電圧振幅との差よりも小さくできる。その結果、正弦波PWM制御及び同期整流制御のうち、一方から他方に移行させる場合に生じる電圧振幅の変動を抑制でき、ひいては回転電機30の発電トルクの変動の抑制度合いを高めることができる。
For example, when the overmodulation PWM control is directly switched to the synchronous rectification control, the difference between the voltage amplitude of the voltage vector V2 during the overmodulation PWM control and the voltage amplitude of the voltage vector V4 during the synchronous rectification control is large. The fluctuation of the power generation torque of the rotating
<第3実施形態>
以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
界磁指令設定部80は、ロータ31の回転速度Nmが第2ロータ閾値Nth2以上になったと判定した場合における実際の界磁電流Ifrが、同期整流制御に切り替えられた直後の制御周期において同期整流マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If以下であると判定した場合、同期整流制御に切り替えられた直後の制御周期において同期整流マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*を所定値ΔF(>0)増大させる。これは、正弦波PWM制御から同期整流制御に切り替えられる場合における回転電機30の発電トルクの変動を抑制するためのものである。
The field
つまり、発電トルクの変動を抑制するためには、第1実施形態で説明したように、同期整流制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流Ifrが、同期整流制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流Ifrよりも大きくなるようにすることが要求される。しかし、界磁電流Ifrの応答性がステータ巻線に流れる電流の応答性よりも低いことに起因して、同期整流制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流Ifrが、同期整流制御に切り替えられた直後に同期整流マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*以下になることがある。この場合、同期整流制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流Ifrを、同期整流制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流Ifrよりも大きくすることができず、発電トルクの変動を抑制することができないおそれがある。この問題に対処すべく、界磁指令電流If*を所定値ΔF増大させる。 That is, in order to suppress fluctuations in the power generation torque, as described in the first embodiment, the actual field current Ifr immediately after switching to the synchronous rectification control is changed to the actual field current Ifr immediately before switching to the synchronous rectification control. It is required to be larger than the field current Ifr. However, since the responsiveness of the field current Ifr is lower than the responsiveness of the current flowing through the stator winding, the actual field current Ifr immediately after switching to the synchronous rectification control is switched to the synchronous rectification control. Immediately after being generated, it may become equal to or less than the field command current If * set based on the synchronous rectification map information. In this case, the actual field current Ifr immediately after switching to the synchronous rectification control cannot be made larger than the actual field current Ifr immediately before switching to the synchronous rectification control, and fluctuations in power generation torque are suppressed. There is a risk that it will not be possible. In order to cope with this problem, the field command current If * is increased by a predetermined value ΔF.
一方、界磁指令設定部80は、ロータ31の回転速度Nmが第1ロータ閾値Nth1以下になったと判定した場合における実際の界磁電流Ifrが、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の制御周期において正弦波マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*以上であると判定した場合、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の制御周期において正弦波マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*を所定値ΔF減少させる。これは、同期整流制御から正弦波PWM制御に切り替えられる場合における回転電機30の発電トルクの変動を抑制するためのものである。
On the other hand, the field
つまり、発電トルクの変動を抑制するためには、第1実施形態で説明したように、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流Ifrが、正弦波PWM制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流Ifrよりも小さくなるようにすることが要求される。しかし、界磁電流Ifrの応答性がステータ巻線に流れる電流の応答性よりも低いことに起因して、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流Ifrが、正弦波PWM制御に切り替えられた直後に正弦波マップ情報に基づいて設定される界磁指令電流If*以上になることがある。この場合、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流Ifrを、正弦波PWM制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流Ifrよりも小さくすることができず、発電トルクの変動を抑制することができないおそれがある。この問題に対処すべく、界磁指令電流If*を所定値ΔF減少させる。 That is, in order to suppress fluctuations in power generation torque, as described in the first embodiment, the actual field current Ifr immediately after switching to sine wave PWM control is immediately before switching to sine wave PWM control. It is required to be smaller than the actual field current Ifr. However, since the responsiveness of the field current Ifr is lower than the responsiveness of the current flowing through the stator winding, the actual field current Ifr immediately after switching to the sine wave PWM control is the sine wave PWM control. Immediately after switching to, the field command current If * set based on the sine wave map information may be exceeded. In this case, the actual field current Ifr immediately after switching to the sine wave PWM control cannot be made smaller than the actual field current Ifr immediately before switching to the sine wave PWM control, and the fluctuation of the generated torque is reduced. There is a possibility that it cannot be suppressed. In order to cope with this problem, the field command current If * is decreased by a predetermined value ΔF.
図25に、移行制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置60により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
FIG. 25 shows the procedure of the migration control process. This process is repeatedly executed by the
ステップS40では、今回の制御周期においてロータ31の回転速度Nmが第2ロータ閾値Nth2以上になったか否かを判定する。
In step S40, it is determined whether or not the rotational speed Nm of the
ステップS40において肯定判定した場合には、ステップS41に進み、正弦波PWM制御が実施されていた前回の制御周期において検出された界磁電流Ifrが、同期整流制御に切り替えられる今回の制御周期において同期整流マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*よりも大きいか否かを判定する。 When an affirmative determination is made in step S40, the process proceeds to step S41, and the field current Ifr detected in the previous control cycle in which the sine wave PWM control was performed is synchronized in the current control cycle that is switched to the synchronous rectification control. It is determined whether or not the field command current If * is set based on the rectification map information.
ステップS41において界磁電流Ifrが界磁指令電流If*よりも大きいと判定した場合には、ステップS42に進み、同期整流制御において、同期整流マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*を界磁電流制御部81においてそのまま用いる。
When it is determined in step S41 that the field current Ifr is larger than the field command current If *, the process proceeds to step S42, and the field command current If * set based on the synchronous rectification map information is set in the synchronous rectification control. The field
一方、ステップS41において界磁電流Ifrが界磁指令電流If*以下であると判定した場合には、ステップS43に進む。ステップS43では、同期整流制御において、同期整流マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*に所定値ΔF加算した値を、界磁電流制御部81において用いる。
On the other hand, if it is determined in step S41 that the field current Ifr is equal to or less than the field command current If *, the process proceeds to step S43. In step S43, the field
なお、ステップS43の処理の後、界磁指令電流If*を、制御周期毎に、同期整流マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に向かって漸近させればよい。 In addition, after the process of step S43, the field command current If * may be made asymptotic toward the field command current If * set based on the synchronous rectification map information for each control cycle.
ステップS40において否定判定した場合には、ステップS44に進み、今回の制御周期においてロータ31の回転速度Nmが第1ロータ閾値Nth1以下になったか否かを判定する。
If a negative determination is made in step S40, the process proceeds to step S44, and it is determined whether or not the rotational speed Nm of the
ステップS44において肯定判定した場合には、ステップS45に進み、同期整流制御が実施されていた前回の制御周期において検出された界磁電流Ifrが、正弦波PWM制御に切り替えられる今回の制御周期において正弦波マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*よりも小さいか否かを判定する。 If an affirmative determination is made in step S44, the process proceeds to step S45, and the field current Ifr detected in the previous control cycle in which the synchronous rectification control was performed is sine in the current control cycle in which the sine wave PWM control is switched. It is determined whether or not the field command current If * is set based on the wave map information.
ステップS45において界磁電流Ifrが界磁指令電流If*よりも小さいと判定した場合には、ステップS46に進み、正弦波PWM制御において、正弦波マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*を界磁電流制御部81においてそのまま用いる。
When it is determined in step S45 that the field current Ifr is smaller than the field command current If *, the process proceeds to step S46, and the field command current If * set based on the sine wave map information in the sine wave PWM control. Are used as they are in the field
一方、ステップS45において界磁電流Ifrが界磁指令電流If*以上であると判定した場合には、ステップS47に進む。ステップS47では、正弦波PWM制御において、正弦波マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*から所定値ΔF減算した値を、界磁電流制御部81において用いる。
On the other hand, if it is determined in step S45 that the field current Ifr is greater than or equal to the field command current If *, the process proceeds to step S47. In step S47, the field
なお、ステップS47の処理の後、界磁指令電流If*を、制御周期毎に、正弦波マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に向かって漸近させればよい。 In addition, after the process of step S47, the field command current If * may be made asymptotic toward the field command current If * set based on the sine wave map information for each control cycle.
以上説明した本実施形態によれば、正弦波PWM制御及び同期整流制御のうち、一方から他方に切り替えられる場合における発電トルクの変動を抑制することができる。 According to the present embodiment described above, fluctuations in power generation torque when switching from one to the other among the sine wave PWM control and the synchronous rectification control can be suppressed.
<第3実施形態の変形例>
・図25のステップS43における所定値ΔFと、ステップS47における所定値ΔFとが異なっていてもよい。この場合、ステップS43における所定値ΔFを第1所定値とし、ステップS47における所定値ΔFを第2所定値とすればよい。
<Modification of Third Embodiment>
The predetermined value ΔF in step S43 in FIG. 25 may be different from the predetermined value ΔF in step S47. In this case, the predetermined value ΔF in step S43 may be set as the first predetermined value, and the predetermined value ΔF in step S47 may be set as the second predetermined value.
・界磁指令電流If*を所定値ΔF増大させる構成、及び界磁指令電流If*を所定値ΔF減少させる構成のうち、一方の構成が実施されなくてもよい。 One of the configuration for increasing the field command current If * by the predetermined value ΔF and the configuration for decreasing the field command current If * by the predetermined value ΔF may not be implemented.
<第4実施形態>
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図26及び図27に示すように、制御装置60にローパスフィルタが備えられている。図26,図27において、先の図3,図6に示した構成又はその構成に対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
<Fourth embodiment>
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIGS. 26 and 27, the
第1フィルタ部301は、検出された電源電圧VDCにローパスフィルタ処理を施す。ローパスフィルタ処理が施された電源電圧VDCは、電圧偏差算出部61で用いられる。
The
第2フィルタ部302は、トルク算出部62により算出された指令トルクTrq*にローパスフィルタ処理を施す。ローパスフィルタ処理が施された指令トルクTrq*は、d,q軸指令設定部71,72及び界磁指令設定部80で用いられる。
The
第3フィルタ部303は、算出されたロータ31の回転速度Nmにローパスフィルタ処理を施す。ローパスフィルタ処理が施された回転速度Nmは、界磁指令設定部80で用いられる。また、ローパスフィルタ処理が施された回転速度Nmは、制御の切り替えのために、第1ロータ閾値Nth1及び第2ロータ閾値Nth2との比較に用いられる。
The
第4フィルタ部304は、界磁指令設定部80により設定された界磁指令電流If*にローパスフィルタ処理を施す。ローパスフィルタ処理が施された界磁指令電流If*は、界磁電流制御部81で用いられる。
The
ここで、なまし手段としての各フィルタ部301〜304が備えられることから、界磁指令電流If*に対する界磁電流Ifrの応答性が大きく低下する懸念がある。このため、各フィルタ部301〜304の時定数を小さくして界磁電流Ifrの応答性を高める必要がある。しかし、この場合、例えば回転速度Nmの変動に起因して、設定される界磁指令電流Ifrが大きく変動し、界磁電流Ifrが大きく変動してしまうおそれがある。
Here, since each of the
そこで、本実施形態の界磁指令設定部80は、正弦波PWM制御から同期整流制御への切り替えタイミングから第1判定期間に渡って、電源電圧VDC及び回転速度Nmによらず界磁指令電流If*を一定値に維持する。また、界磁指令設定部80は、同期整流制御から正弦波PWM制御への切り替えタイミングから第2判定期間に渡って、電源電圧VDC及び回転速度Nmによらず界磁指令電流If*を一定値に維持する。これにより、界磁電流の応答性を高めつつ、界磁電流の変動を抑制して回転電機30の発電トルクの変動を抑制する。
In view of this, the field
図28に、移行制御処理の手順を示す。この処理は、制御装置60により、例えば所定の制御周期毎に繰り返し実行される。図28において、先の図25に示した処理又はこの処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
FIG. 28 shows the procedure of the migration control process. This process is repeatedly executed by the
ステップS50では、第1フラグF1が0であるか否かを判定する。なお、本実施形態において、第1フラグF1の初期値は0とされている。 In step S50, it is determined whether or not the first flag F1 is zero. In the present embodiment, the initial value of the first flag F1 is 0.
ステップS50において第1フラグF1が0であると判定した場合には、ステップS51に進み、第2フラグF2が0であるか否かを判定する。なお、本実施形態において、第2フラグF2の初期値は0とされている。 When it is determined in step S50 that the first flag F1 is 0, the process proceeds to step S51, and it is determined whether or not the second flag F2 is 0. In the present embodiment, the initial value of the second flag F2 is 0.
ステップS51において第2フラグF2が0であると判定した場合には、ステップS40に進む。ステップS40において肯定判定した場合には、ステップS52に進み、第1フラグF1を1にする。また、タイマを用いて、ステップS40で肯定判定してからの経過時間CNT1のカウントを開始する。 If it is determined in step S51 that the second flag F2 is 0, the process proceeds to step S40. If a positive determination is made in step S40, the process proceeds to step S52, and the first flag F1 is set to 1. In addition, using the timer, the counting of the elapsed time CNT1 after the affirmative determination in step S40 is started.
ステップS52の処理が完了した場合、又はステップS50において第1フラグF1が1であると判定した場合には、ステップS53に進み、経過時間CNT1が第1判定期間Cth1以上になったか否かを判定する。 When the process of step S52 is completed, or when it is determined in step S50 that the first flag F1 is 1, the process proceeds to step S53, and it is determined whether or not the elapsed time CNT1 is equal to or longer than the first determination period Cth1. To do.
ステップS53において否定判定した場合には、ステップS54に進み、界磁指令電流If*を、同期整流制御への切り替え直後の制御周期において同期整流マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*に維持する。 If a negative determination is made in step S53, the process proceeds to step S54, where the field command current If * is changed to the field command current If * set based on the synchronous rectification map information in the control cycle immediately after switching to the synchronous rectification control. maintain.
ステップS53において経過時間CNT1が第1判定期間Cth1以上になったと判定した場合には、ステップS55に進み、第1フラグF1及び経過時間CNT1を0にリセットする。また、指令トルクTrq*、電源電圧VDC及び回転速度Nmと、同期整流マップ情報とに基づいて、界磁指令電流If*を設定する。なお、ステップS54で維持された界磁指令電流If*とステップS53の処理で設定した界磁指令電流If*との差の絶対値が所定量よりも大きい場合、現在の界磁指令電流If*を、制御周期毎に、同期整流マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に向かって漸近させればよい。 If it is determined in step S53 that the elapsed time CNT1 has become equal to or longer than the first determination period Cth1, the process proceeds to step S55, and the first flag F1 and the elapsed time CNT1 are reset to 0. In addition, field command current If * is set based on command torque Trq *, power supply voltage VDC, rotation speed Nm, and synchronous rectification map information. If the absolute value of the difference between the field command current If * maintained in step S54 and the field command current If * set in step S53 is greater than a predetermined amount, the current field command current If * May be made asymptotic toward the field command current If * set based on the synchronous rectification map information for each control period.
ステップS40において否定判定した場合には、ステップS44に進む。ステップS44において肯定判定した場合には、ステップS56に進み、第2フラグF2を1にする。また、タイマを用いて、ステップS44で肯定判定してからの経過時間CNT2のカウントを開始する。 If a negative determination is made in step S40, the process proceeds to step S44. When an affirmative determination is made in step S44, the process proceeds to step S56, and the second flag F2 is set to 1. Further, using the timer, the counting of the elapsed time CNT2 after the affirmative determination is made in step S44 is started.
ステップS56の処理が完了した場合、又はステップS51において第2フラグF2が1であると判定した場合には、ステップS57に進み、経過時間CNT2が第2判定期間Cth2以上になったか否かを判定する。 When the process of step S56 is completed, or when it is determined in step S51 that the second flag F2 is 1, the process proceeds to step S57, where it is determined whether the elapsed time CNT2 is equal to or longer than the second determination period Cth2. To do.
ステップS57において否定判定した場合には、ステップS58に進み、界磁指令電流If*を、正弦波PWM制御への切り替え直後の制御周期において正弦波マップ情報に基づいて設定した界磁指令電流If*に維持する。 When a negative determination is made in step S57, the process proceeds to step S58, and the field command current If * is set based on the sine wave map information in the control cycle immediately after switching to the sine wave PWM control. To maintain.
ステップS57において経過時間CNT2が第2判定期間Cth2以上になったと判定した場合には、ステップS59に進み、第2フラグF2及び経過時間CNT2を0にリセットする。また、指令トルクTrq*、電源電圧VDC及び回転速度Nmと、正弦波マップ情報とに基づいて、界磁指令電流If*を設定する。なお、ステップS58で維持された界磁指令電流If*とステップS59の処理で設定した界磁指令電流If*との差の絶対値が所定量よりも大きい場合、現在の界磁指令電流If*を、制御周期毎に、正弦波マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に向かって漸近させればよい。 If it is determined in step S57 that the elapsed time CNT2 has become equal to or longer than the second determination period Cth2, the process proceeds to step S59, and the second flag F2 and the elapsed time CNT2 are reset to 0. Further, field command current If * is set based on command torque Trq *, power supply voltage VDC and rotation speed Nm, and sine wave map information. If the absolute value of the difference between the field command current If * maintained in step S58 and the field command current If * set in step S59 is greater than a predetermined amount, the current field command current If * May be made asymptotic toward the field command current If * set based on the sine wave map information for each control period.
<第4実施形態の変形例>
・正弦波PWM制御から同期整流制御への切り替えタイミングから所定期間に渡って界磁指令電流If*を一定値に維持する方法としては、タイマを用いる方法に限らない。例えば、図29に示すように、同期整流マップ情報において、第2ロータ閾値Nth2から、第2ロータ閾値Nth2及び第1規定値Δα(>0)の加算値までに渡って界磁指令電流If*を一定値にする方法であってもよい。ここで、第2ロータ閾値Nth2及び第1規定値Δαの加算値は、第2ロータ回転速度Nm2よりも小さい値である。
<Modification of Fourth Embodiment>
The method of maintaining the field command current If * at a constant value over a predetermined period from the switching timing from the sine wave PWM control to the synchronous rectification control is not limited to the method using a timer. For example, as shown in FIG. 29, in the synchronous rectification map information, the field command current If * extends from the second rotor threshold value Nth2 to the added value of the second rotor threshold value Nth2 and the first specified value Δα (> 0). It may be a method of setting to a constant value. Here, the added value of the second rotor threshold value Nth2 and the first specified value Δα is a value smaller than the second rotor rotational speed Nm2.
また、同期整流制御から正弦波PWM制御への切り替えタイミングから所定期間に渡って界磁指令電流If*を一定値に維持する方法としては、タイマを用いる方法に限らない。例えば、図30に示すように、正弦波マップ情報において、第1ロータ閾値Nth1から、第1ロータ閾値Nth1から第2規定値Δβ(>0)を減算した値までに渡って界磁指令電流If*を一定値にする方法であってもよい。ここで、第1ロータ閾値Nth1から第2規定値Δβを減算した値は、第1ロータ回転速度Nm1よりも大きい値である。 Further, the method of maintaining the field command current If * at a constant value over a predetermined period from the switching timing from the synchronous rectification control to the sine wave PWM control is not limited to the method using a timer. For example, as shown in FIG. 30, in the sine wave map information, the field command current If extends from the first rotor threshold value Nth1 to a value obtained by subtracting the second specified value Δβ (> 0) from the first rotor threshold value Nth1. A method of setting * to a constant value may be used. Here, a value obtained by subtracting the second specified value Δβ from the first rotor threshold value Nth1 is a value larger than the first rotor rotational speed Nm1.
・正弦波PWM制御から同期整流制御への切り替えタイミングから所定期間に渡って界磁指令電流If*を一定値に維持する構成、及び同期整流制御から正弦波PWM制御への切り替えタイミングから所定期間に渡って界磁指令電流If*を一定値に維持する構成のうち、一方の構成が実施されなくてもよい。 A structure in which the field command current If * is maintained at a constant value over a predetermined period from the switching timing from the sine wave PWM control to the synchronous rectification control, and from the switching timing from the synchronous rectification control to the sine wave PWM control within the predetermined period. Of the configurations that maintain the field command current If * at a constant value, one configuration may not be implemented.
<第5実施形態>
以下、第5実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<Fifth Embodiment>
Hereinafter, the fifth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment.
本実施形態では、図31(b)に示すように、正弦波マップ情報において、「Nm1+ΔNm1」から第2ロータ閾値Nth2までの過渡領域の界磁指令電流If*が、一点鎖線で示す第7実施形態の界磁指令電流If*よりも大きく設定されている。また、正弦波PWM制御から同期整流制御への切り替え直前の界磁指令電流If*が、切り替え直後の界磁指令電流If*よりも大きく設定されている。また、同期整流制御への切り替え直前の界磁電流Ifrが、切り替え直後の界磁指令電流If*となるように設定されている。図31(a),(b)は、先の図12(a),(b)に対応している。この設定は、界磁電流Ifrの応答性と、通常時制御からアイドルアップ制御に切り替えられる場合のエンジン回転速度Nerの上昇速度(エンジン回転加速度)とを考慮してなされるものである。 In the present embodiment, as shown in FIG. 31B, in the sine wave map information, the field command current If * in the transient region from “Nm1 + ΔNm1” to the second rotor threshold value Nth2 is indicated by a one-dot chain line. Is set to be larger than the field command current If *. The field command current If * immediately before switching from the sine wave PWM control to the synchronous rectification control is set to be larger than the field command current If * immediately after the switching. The field current Ifr immediately before switching to the synchronous rectification control is set to be the field command current If * immediately after switching. FIGS. 31A and 31B correspond to FIGS. 12A and 12B. This setting is made in consideration of the responsiveness of the field current Ifr and the increasing speed (engine rotational acceleration) of the engine rotational speed Ner when switching from normal time control to idle-up control.
つまり、エンジン回転加速度が高いほど、アイドルアップ制御への切り替え指示がなされてから、ロータ31の回転速度Nmが第2ロータ閾値Nth2に到達するまでの時間が短くなる。この場合において、図12(b)のように正弦波マップ情報が設定されると、同期整流制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流を、同期整流制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流よりも大きくすることができないおそれがある。そこで、図31(b)に示す態様で正弦波マップ情報が設定されることにより、切り替え直後の実際の界磁電流を、切り替え直前の実際の界磁電流よりも大きくする。
That is, the higher the engine rotational acceleration, the shorter the time from when the instruction to switch to the idle-up control is given until the rotational speed Nm of the
なお、正弦波マップ情報において、「Nm1+ΔNm1」から第2ロータ閾値Nth2までの過渡領域の界磁指令電流If*は、アイドルアップ制御に切り替えられる場合において想定される平均的なエンジン回転加速度に対応する値に設定されていればよい。また、同期整流制御への切り替え直前の界磁電流Ifrが、切り替え直後の界磁指令電流If*以下となる場合、先の図25のステップS43の処理が実行されればよい。 In the sine wave map information, the field command current If * in the transient region from “Nm1 + ΔNm1” to the second rotor threshold Nth2 corresponds to an average engine rotational acceleration assumed when switching to idle-up control. It only needs to be set to a value. If the field current Ifr immediately before switching to the synchronous rectification control is equal to or less than the field command current If * immediately after switching, the process of step S43 in FIG. 25 may be executed.
一方、本実施形態では、図32(b)に示すように、同期整流マップ情報において、「Nm2−ΔNm2」から第1ロータ閾値Nth1までの過渡領域の界磁指令電流If*が、一点鎖線で示す第7実施形態の界磁指令電流If*よりも小さく設定されている。また、同期整流制御から正弦波PWM制御への切り替え直前の界磁指令電流If*が、切り替え直後の界磁指令電流If*よりも小さく設定されている。また、正弦波PWM制御への切り替え直前の界磁電流Ifrが、切り替え直後の界磁指令電流If*となるように設定されている。図32(a),(b)は、先の図13(a),(b)に対応している。この設定は、界磁電流Ifrの応答性と、アイドルアップ制御から通常時制御に切り替えられる場合のエンジン回転速度Nerの低下速度(エンジン回転減速度)とを考慮してなされるものである。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 32B, in the synchronous rectification map information, the field command current If * in the transient region from “Nm2−ΔNm2” to the first rotor threshold Nth1 is indicated by a one-dot chain line. It is set smaller than the field command current If * of the seventh embodiment shown. The field command current If * immediately before switching from the synchronous rectification control to the sine wave PWM control is set to be smaller than the field command current If * immediately after the switching. The field current Ifr immediately before switching to the sine wave PWM control is set to be the field command current If * immediately after switching. FIGS. 32A and 32B correspond to FIGS. 13A and 13B. This setting is made in consideration of the responsiveness of the field current Ifr and the rate of decrease in the engine rotation speed Ner (engine rotation deceleration) when switching from idle-up control to normal control.
つまり、エンジン回転減速度が高いほど、通常時制御への切り替え指示がなされてから、ロータ31の回転速度Nmが第1ロータ閾値Nth1に到達するまでの時間が短くなる。この場合において、図13(b)のように同期整流マップ情報が設定されると、正弦波PWM制御に切り替えられた直後の実際の界磁電流を、正弦波PWM制御に切り替えられる直前の実際の界磁電流よりも小さくすることができないおそれがある。そこで、図32(b)に示す態様で同期整流マップ情報が設定されることにより、切り替え直後の実際の界磁電流を、切り替え直前の実際の界磁電流よりも小さくする。
That is, the higher the engine rotation deceleration, the shorter the time from when the instruction to switch to the normal control is given until the rotation speed Nm of the
なお、同期整流マップ情報において、「Nm2−ΔNm2」から第1ロータ閾値Nth1までの過渡領域の界磁指令電流If*は、通常時制御に切り替えられる場合において想定される平均的なエンジン回転減速度に対応する値に設定されていればよい。また、正弦波PWM制御への切り替え直前の界磁電流Ifrが、切り替え直後の界磁指令電流If*以上となる場合、先の図25のステップS47の処理が実行されればよい。 In the synchronous rectification map information, the field command current If * in the transient region from “Nm2−ΔNm2” to the first rotor threshold Nth1 is an average engine rotation deceleration that is assumed when switching to normal control. It is only necessary to set a value corresponding to. If the field current Ifr immediately before switching to the sine wave PWM control is equal to or greater than the field command current If * immediately after switching, the process of step S47 of FIG. 25 may be executed.
<第6実施形態>
以下、第6実施形態について、第5実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
<Sixth Embodiment>
Hereinafter, the sixth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the fifth embodiment.
本実施形態において、界磁指令設定部80は、図33(b)に示すように、ロータ31の回転速度Nmが、「Nm1+ΔNm1」から第2ロータ閾値Nth2になるまでの界磁指令電流If*を、ロータ31の回転速度の上昇速度(回転加速度AP)が大きいほど、正弦波マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に対して大きく設定する。図33(a),(b)は、先の図12(a),(b)に対応している。
In the present embodiment, the field
具体的には、界磁指令設定部80は、まず、アイドルアップ制御への切り替え指示がなされた後のロータ31の回転加速度APが大きいほど、第1係数K1(≧1)を大きく設定する。回転加速度APは、回転速度Nmに基づいて算出されればよい。そして、界磁指令設定部80は、回転速度Nmが「Nm1+ΔNm1」から第2ロータ閾値Nth2になるまでの界磁指令電流If*を、正弦波マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に第1係数K1を乗算した値に設定する。
Specifically, the field
これにより、通常時制御からアイドルアップ制御に切り替えられる場合におけるエンジン回転加速度がアイドルアップ制御への切り替え毎に異なる場合であっても、同期整流制御への切り替え直後の実際の界磁電流を、切り替え直前の実際の界磁電流よりも大きくすることができる。 As a result, the actual field current immediately after switching to the synchronous rectification control is switched even when the engine rotational acceleration when switching from the normal control to the idle up control differs for each switching to the idle up control. It can be made larger than the actual field current immediately before.
一方、界磁指令設定部80は、図34(b)に示すように、ロータ31の回転速度Nmが、「Nm2−ΔNm2」から第1ロータ閾値Nth1になるまでの界磁指令電流If*を、ロータ31の回転速度の低下速度(回転減速度DP)が大きいほど、同期整流マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に対して小さく設定する。図34(a),(b)は、先の図13(a),(b)に対応している。
On the other hand, as shown in FIG. 34B, the field
具体的には、界磁指令設定部80は、まず、通常時制御への切り替え指示がなされた後のロータ31の回転減速度DPが大きいほど、第2係数K2(0<K2<1)を小さく設定する。回転減速度DPは、回転速度Nmに基づいて算出されればよい。そして、界磁指令設定部80は、回転速度Nmが「Nm2−ΔNm2」から第1ロータ閾値Nth1になるまでの界磁指令電流If*を、同期整流マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に第2係数K2を乗算した値に設定する。
Specifically, the field
これにより、アイドルアップ制御から通常時制御に切り替えられる場合におけるエンジン回転減速度が通常時制御への切り替え毎に異なる場合であっても、正弦波PWM制御への切り替え直後の実際の界磁電流を、切り替え直前の実際の界磁電流よりも小さくすることができる。 As a result, even if the engine rotation deceleration in the case of switching from idle-up control to normal time control is different every time switching to normal time control, the actual field current immediately after switching to sine wave PWM control is reduced. The actual field current immediately before switching can be made smaller.
<第6実施形態の変形例>
ロータ31の回転加速度APが大きいほど、正弦波マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に対して大きく設定する構成、及びロータ31の回転減速度DPが大きいほど、同期整流マップ情報に基づいて設定する界磁指令電流If*に対して小さく設定する構成のうち、一方の構成が実施されなくてもよい。
<Modification of Sixth Embodiment>
The larger the rotational acceleration AP of the
<その他の実施形態>
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
<Other embodiments>
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記各実施形態の正弦波PWM制御において、各相指令電圧に3次高調波が重畳される処理、又は2相変調が用いられる処理が行われてもよい。 In the sine wave PWM control of each of the above embodiments, a process in which the third harmonic is superimposed on each phase command voltage or a process in which two-phase modulation is used may be performed.
・各指令値がメモリ60aに記憶されている構成に限らない。例えば、取得した指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、制御周期毎に各指令値が算出される構成であってもよい。 -Each command value is not restricted to the structure memorize | stored in the memory 60a. For example, each command value may be calculated for each control cycle based on the acquired command torque Trq *, rotation speed Nm, and power supply voltage VDC.
・第2実施形態の構成を第3〜第6実施形態の構成に適用してもよい。 -You may apply the structure of 2nd Embodiment to the structure of 3rd-6th embodiment.
・回転電機の主制御量としては、トルクに限らない。例えば、図1に示すように、高電位側電気経路Lpのうちコンデンサ21の高電位側端子との接続点からバッテリ20の正極端子側へと流れる直流電流IDCであってもよい。この場合、回転電機30が電動機として駆動されるとき、直流電流IDCを負の値と定義し、回転電機30が発電機として駆動されるとき、直流電流IDCを正の値と定義すればよい。また、例えば、主制御量を回転電機30の消費電力又は発電電力としてもよい。
-The main control amount of the rotating electrical machine is not limited to torque. For example, as shown in FIG. 1, a DC current IDC that flows from a connection point of the high potential side electric path Lp to the high potential side terminal of the capacitor 21 to the positive terminal side of the
・回転電機のステータ33は、第1ステータ巻線群及び第2ステータ巻線群を備えていてもよい。各ステータ巻線群は、3相分の巻線を備え、各ステータ巻線群に対応してインバータが設けられている。第1ステータ巻線群と第2ステータ巻線群とのなす角度である空間位相差Δθは、例えば電気角で30°とされていればよい。
The
・回転電機としては、星形結線されるものに限らず、例えば、Δ結線されるものであってもよい。 The rotating electric machine is not limited to a star connection, and may be a Δ connection, for example.
30…回転電機、32…界磁巻線、34U〜34W…U,V,W相巻線、40…インバータ、60…制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上アームスイッチ(SUp〜SWp)及び下アームスイッチ(SUn〜SWn)の直列接続体を有し、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチのスイッチングにより、直流電源(20)と前記ステータ巻線との間の電力伝達を行うインバータ(40)と、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置(60)において、
前記界磁巻線に流れる界磁電流をその指令値である界磁指令電流(If*)に制御する界磁制御部(80〜82)と、
前記回転電機の発電トルク、前記インバータから前記直流電源へと供給される直流電流又は前記回転電機の発電電力のいずれかを主制御量とする場合において、前記ステータ巻線の発電電圧が前記直流電源の電圧を上回る期間の少なくとも一部において前記上アームスイッチをオンすることを条件として、前記主制御量を指令制御量に制御するための指令値に基づいて、前記回転電機の1電気角周期においてデッドタイムを挟みつつ前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ1回ずつオンすることにより、前記ステータ巻線に流れる電流を制御する同期整流制御部(93)と、
前記ステータ巻線に印加される各相電圧のピーク値が前記直流電源の電圧以下になる場合、前記主制御量を前記指令制御量に制御するための指令値に基づいて、前記ステータ巻線に印加される各相電圧がPWM電圧波形となるように正弦波PWM制御により前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをオンオフすることにより、前記ステータ巻線に流れる電流を制御する正弦波制御部(70〜75)と、を備え、
前記同期整流制御部の制御により前記ステータ巻線に流れる電流を制御量として制御する制御系、前記正弦波制御部の制御により前記ステータ巻線に流れる電流を制御量として制御する制御系及び前記界磁制御部の制御により前記界磁電流を制御量として制御する制御系のうち、制御量の応答性が最も低い制御系に対応する制御部が前記界磁制御部とされており、
前記正弦波制御部の制御から前記同期整流制御部の制御に切り替えられる場合、前記同期整流制御部の制御に切り替えられた直後の前記界磁電流が、前記同期整流制御部の制御に切り替えられる直前の前記界磁電流よりも大きくなるように前記界磁制御部を制御し、前記同期整流制御部の制御から前記正弦波制御部の制御に切り替えられる場合、前記正弦波制御部の制御に切り替えられた直後の前記界磁電流が、前記正弦波制御部の制御に切り替えられる直前の前記界磁電流よりも小さくなるように前記界磁制御部を制御する移行制御処理を行う移行制御部を備える回転電機の制御装置。 A rotating electrical machine (30) having a field winding (32) and a stator winding (34U-34W);
An upper arm switch (SUp to SWp) and a lower arm switch (SUn to SWn) are connected in series. By switching the upper arm switch and the lower arm switch, a DC power source (20) and the stator winding are connected. In a control device (60) for a rotating electrical machine applied to a control system comprising an inverter (40) for transmitting power between
A field control unit (80 to 82) for controlling a field current flowing in the field winding to a field command current (If *) which is a command value thereof;
In the case where any one of the generated torque of the rotating electrical machine, the direct current supplied from the inverter to the DC power source, or the generated power of the rotating electrical machine is a main control amount, the generated voltage of the stator winding is the DC power source. On the basis of a command value for controlling the main control amount to a command control amount on the condition that the upper arm switch is turned on in at least a part of a period exceeding the voltage of A synchronous rectification control unit (93) for controlling a current flowing in the stator winding by turning on the upper arm switch and the lower arm switch once each while holding a dead time;
When the peak value of each phase voltage applied to the stator winding is equal to or less than the voltage of the DC power supply, the stator winding is applied to the stator winding based on a command value for controlling the main control amount to the command control amount. A sine wave control unit (70) that controls the current flowing in the stator winding by turning on and off the upper arm switch and the lower arm switch by sine wave PWM control so that each applied phase voltage has a PWM voltage waveform. ~ 75)
A control system for controlling the current flowing in the stator winding as a control amount by the control of the synchronous rectification control unit, a control system for controlling the current flowing in the stator winding as a control amount by the control of the sine wave control unit, and the field control Among the control systems that control the field current as a control amount by the control of the part, the control unit corresponding to the control system having the lowest responsiveness of the control amount is the field control unit,
When switching from the control of the sine wave control unit to the control of the synchronous rectification control unit, the field current immediately after switching to the control of the synchronous rectification control unit is immediately before being switched to the control of the synchronous rectification control unit. Immediately after switching to the control of the sine wave control unit, when the field control unit is controlled to be larger than the field current, and the control of the synchronous rectification control unit is switched to the control of the sine wave control unit. A control device for a rotating electrical machine comprising a transition control unit that performs a transition control process for controlling the field control unit so that the field current is smaller than the field current immediately before switching to the control of the sine wave control unit .
前記車両には、アイドリング運転中における前記エンジンの出力軸(10a)の回転速度を第1指令回転速度(Netgt1)に制御すべく前記エンジンの燃焼制御を行う通常時制御と、アイドリング運転中における前記出力軸の回転速度を、前記第1指令回転速度よりも高い第2指令回転速度(Netgt2)に制御すべく前記エンジンの燃焼制御を行うアイドルアップ制御とを行うエンジン制御装置(11)が備えられ、
前記回転電機は、前記出力軸から動力の供給を受けて発電する機能を有し、
前記第1指令回転速度に対応する前記回転電機のロータ(31)の回転速度を第1ロータ回転速度(Nm1)とし、
前記第2指令回転速度に対応する前記ロータの回転速度を第2ロータ回転速度(Nm2)とし、前記第1ロータ回転速度に対する高回転側への前記ロータの回転速度の最大想定変動量を第1ロータ変動量(ΔNm1)とし、
前記第2ロータ回転速度に対する低回転側への前記ロータの回転速度の最大想定変動量を第2ロータ変動量(ΔNm2)とし、
前記第1ロータ回転速度以上であってかつ前記第2ロータ回転速度から前記第2ロータ変動量を減算した値よりも小さい値を第1ロータ閾値(Nth1)とし、
前記第1ロータ回転速度に前記第1ロータ変動量を加算した値と前記第1ロータ閾値とのそれぞれよりも大きくてかつ前記第2ロータ回転速度以下の値を第2ロータ閾値(Nth2)とする場合、前記移行制御処理は、前記ロータの回転速度が前記第2ロータ閾値以上になったと判定した場合、前記正弦波制御部の制御から前記同期整流制御部の制御に切り替え、前記回転電機の回転速度が前記第1ロータ閾値以下になったと判定した場合、前記同期整流制御部の制御から前記正弦波制御部の制御に切り替える処理である請求項1に記載の回転電機の制御装置。 The control system is mounted on a vehicle including an engine (10),
The vehicle includes a normal control for performing combustion control of the engine to control the rotational speed of the output shaft (10a) of the engine during the idling operation to a first command rotational speed (Netgt1), and the vehicle during the idling operation. An engine control device (11) is provided for performing idle-up control for performing combustion control of the engine so as to control the rotation speed of the output shaft to a second command rotation speed (Netgt2) higher than the first command rotation speed. ,
The rotating electrical machine has a function of generating power by receiving power supply from the output shaft,
The rotational speed of the rotor (31) of the rotating electrical machine corresponding to the first command rotational speed is a first rotor rotational speed (Nm1),
The rotation speed of the rotor corresponding to the second command rotation speed is defined as a second rotor rotation speed (Nm2), and the maximum assumed fluctuation amount of the rotation speed of the rotor toward the high rotation side with respect to the first rotor rotation speed is the first. The rotor fluctuation amount (ΔNm1)
The maximum assumed fluctuation amount of the rotation speed of the rotor toward the low rotation side with respect to the second rotor rotation speed is defined as a second rotor fluctuation amount (ΔNm2).
A value that is equal to or higher than the first rotor rotational speed and smaller than a value obtained by subtracting the second rotor fluctuation amount from the second rotor rotational speed is defined as a first rotor threshold (Nth1).
A value that is larger than each of the first rotor rotational speed plus the first rotor fluctuation amount and the first rotor threshold and equal to or less than the second rotor rotational speed is defined as a second rotor threshold (Nth2). The transition control process switches from the control of the sine wave control unit to the control of the synchronous rectification control unit when it is determined that the rotational speed of the rotor is equal to or higher than the second rotor threshold value, 2. The control device for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein when the speed is determined to be equal to or less than the first rotor threshold value, the control is performed from the control of the synchronous rectification control unit to the control of the sine wave control unit.
前記通常時制御から前記アイドルアップ制御に切り替えられる場合において、前記第1情報に基づいて設定される前記界磁指令電流の最大値は、前記第2情報に基づいて設定される前記界磁指令電流の最小値よりも小さくされており、
前記移行制御処理は、前記通常時制御から前記アイドルアップ制御に切り替えられる場合、前記ロータの回転速度が、前記第1ロータ回転速度及び前記第1ロータ変動量の加算値から前記第2ロータ閾値になるまでの期間における前記界磁指令電流を、前記ロータの回転加速度(AP)が大きいほど、前記第1情報に基づいて設定される前記界磁指令電流に対して大きく設定する処理である請求項2〜6のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 When the control of the sine wave control unit is performed, the field control unit is configured to increase the field command current as the rotation speed parameter, which is either the rotation speed of the rotor or a correlation value thereof, increases. Based on the first information in which the rotation speed parameter and the field command current are related to each other and the rotation speed parameter, the field command current is set, and the synchronous rectification control unit is controlled. In this case, based on the rotation speed parameter and the second information related to the rotation speed parameter and the field command current so that the field command current increases as the rotation speed parameter increases. Set field command current,
When switching from the normal time control to the idle-up control, the maximum value of the field command current set based on the first information is the field command current set based on the second information. Is smaller than the minimum value of
When the transition control process is switched from the normal control to the idle-up control, the rotational speed of the rotor is changed from the added value of the first rotor rotational speed and the first rotor fluctuation amount to the second rotor threshold value. The field command current in a period until the value is set to be larger with respect to the field command current set based on the first information as the rotational acceleration (AP) of the rotor is larger. The control apparatus of the rotary electric machine of any one of 2-6.
前記アイドルアップ制御から前記通常時制御に切り替えられる場合において、前記第1情報に基づいて設定される前記界磁指令電流の最大値は、前記第2情報に基づいて設定される前記界磁指令電流の最小値よりも小さくされており、
前記移行制御処理は、前記アイドルアップ制御から前記通常時制御に切り替えられる場合、前記ロータの回転速度が、前記第2ロータ回転速度から前記第2ロータ変動量を減算した値から前記第1ロータ閾値になるまでの期間における前記界磁指令電流を、前記ロータの回転減速度(DP)が大きいほど、前記第2情報に基づいて設定される前記界磁指令電流に対して小さく設定する処理である請求項2〜7のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 When the control of the sine wave control unit is performed, the field control unit is configured to increase the field command current as the rotation speed parameter, which is either the rotation speed of the rotor or a correlation value thereof, increases. Based on the first information in which the rotation speed parameter and the field command current are related to each other and the rotation speed parameter, the field command current is set, and the synchronous rectification control unit is controlled. In this case, based on the rotation speed parameter and the second information related to the rotation speed parameter and the field command current so that the field command current increases as the rotation speed parameter increases. Set field command current,
When switching from the idle-up control to the normal time control, the maximum value of the field command current set based on the first information is the field command current set based on the second information. Is smaller than the minimum value of
When the transition control process is switched from the idle-up control to the normal time control, the rotational speed of the rotor is the first rotor threshold value obtained by subtracting the second rotor fluctuation amount from the second rotor rotational speed. In this process, the field command current in the period until the value becomes smaller with respect to the field command current set based on the second information as the rotational deceleration (DP) of the rotor is larger. The control apparatus of the rotary electric machine of any one of Claims 2-7.
1電気角周期において、デッドタイムを挟みつつ前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチをそれぞれ1回ずつ矩形波制御によりオン駆動する矩形波制御部と、を備え、
前記移行制御処理は、前記ロータの回転速度が前記第2ロータ閾値以上になったと判定した場合、前記正弦波制御部の制御、前記過変調制御部の制御、前記矩形波制御部の制御及び前記同期整流制御部の制御の順に切り替え、前記回転電機の回転速度が前記第1ロータ閾値以下になったと判定した場合、前記同期整流制御部の制御、前記矩形波制御部の制御、前記過変調制御部の制御及び前記正弦波制御部の制御の順に切り替える処理である請求項2〜8のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。 When the peak value of each phase voltage applied to the stator winding exceeds the voltage of the DC power supply, the upper arm switch so that the PWM voltage waveform has a higher modulation rate than the PWM waveform voltage by the sine wave control unit And an overmodulation control unit that drives the lower arm switch;
A rectangular wave control unit that turns on the upper arm switch and the lower arm switch once by rectangular wave control while sandwiching a dead time in one electrical angle cycle,
In the transition control process, when it is determined that the rotation speed of the rotor is equal to or higher than the second rotor threshold, the control of the sine wave control unit, the control of the overmodulation control unit, the control of the rectangular wave control unit, and the When switching is performed in the order of control of the synchronous rectification control unit and it is determined that the rotation speed of the rotating electrical machine has become equal to or lower than the first rotor threshold value, control of the synchronous rectification control unit, control of the rectangular wave control unit, and overmodulation control The control device for a rotating electrical machine according to any one of claims 2 to 8, wherein the control is performed in the order of control of a part and control of the sine wave control part.
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