JP2020199945A - Power generating system control device - Google Patents

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Tsutomu Wakui
力 湧井
重幸 野々村
Shigeyuki Nonomura
重幸 野々村
紘和 三本菅
Hirokazu Sambonsuge
紘和 三本菅
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Abstract

To provide a power generating system control device which comprises a power output device and a power generating device and can suppress damages to the power generating device by determining whether or not a connecting mechanism connecting a generator and an internal combustion engine is abnormal in a state before power generation by the internal combustion engine is started.SOLUTION: A power generating system control device comprises: a motor generator 320; an engine 330 having a shaft that rotates in response to rotation of a shaft of the motor generator 320; connecting mechanisms 370, 371, 360 which connect the motor generator 320 with the engine 330; a target torque calculation part 11 for calculating a target torque of the motor generator 320; and a threshold value calculation part 12 for calculating a threshold value of a load torque of the motor generator 320. Furthermore, the power generating system control device comprises an abnormality diagnosis part 18 which determines whether or not the connecting mechanisms 370, 371, 360 are abnormal by comparing the target torque calculated by the target torque calculation part 11 and the threshold value calculated by the threshold calculation part 12.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、モータ・ジェネレータとエンジン、それらを連結する機構を持ったハイブリッドシステムにおける発電システム制御装置に関する。 The present invention relates to a power generation system control device in a hybrid system having a motor generator, an engine, and a mechanism for connecting them.

駆動力を出力する動力出力装置と蓄電器に電力を充電する発電機用内燃機関及び発電機が搭載された車両がある。 Some vehicles are equipped with a power output device that outputs driving force, an internal combustion engine for a generator that charges electric power to a capacitor, and a generator.

上記のような車両において、発電開始前に内燃機関への燃料を供給できない状態を検出する手段と、発電手段の異常により発電できない状態を検出する手段を用いて、発電可能かを判定する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the above-mentioned vehicles, there is a technology for determining whether or not power generation is possible by using a means for detecting a state in which fuel cannot be supplied to the internal combustion engine before the start of power generation and a means for detecting a state in which power cannot be generated due to an abnormality in the power generation means. It is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2005−051830号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-051830

しかしながら、特許文献1に記載技術では、動力出力装置と発電装置が搭載された車両において、発電前の状態では発電機及び内燃機関の診断を個々に設けているが、発電機と内燃機関を繋ぐ連結機構(ギアとシャフト)の診断までは設けていない。 However, in the technique described in Patent Document 1, in a vehicle equipped with a power output device and a power generation device, the generator and the internal combustion engine are individually diagnosed in the state before power generation, but the generator and the internal combustion engine are connected. There is no diagnosis of the connecting mechanism (gear and shaft).

したがって、特許文献1に記載の技術では、発電前に、発電機と内燃機関を繋ぐギアやシャフトも含んだ発電装置に対して、正常な発電状態か可能かどうかの正確な判断ができない。 Therefore, in the technique described in Patent Document 1, it is not possible to accurately determine whether or not a power generation device including a gear and a shaft connecting a generator and an internal combustion engine is in a normal power generation state or not before power generation.

つまり、発電前に発電機と内燃機関が正常であっても、連結機構の不具合を検出することができない。連結機構に故障が発生している状態で発電を開始すると、発電装置が損傷する可能性がある。 That is, even if the generator and the internal combustion engine are normal before power generation, a defect in the connecting mechanism cannot be detected. If power generation is started while the coupling mechanism is out of order, the power generation device may be damaged.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、動力出力装置と発電装置を有する発電システム制御装置において、内燃機関による発電前の状態にて、発電機と内燃機関とを連結する連結機構が異常か否かを判定し、発電装置の損傷を抑制可能な発電システム制御装置を実現することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to use a power generation system control device having a power output device and a power generation device in a state before power generation by an internal combustion engine. The purpose is to realize a power generation system control device capable of suppressing damage to the power generation device by determining whether or not the connecting mechanism that connects the internal combustion engine is abnormal.

本発明は、上記目的を達成するために次のように構成される。 The present invention is configured as follows in order to achieve the above object.

発電システム制御装置において、モータ・ジェネレータと、前記モータ・ジェネレータの軸の回転に対応して回転する軸を有するエンジンと、前記モータ・ジェネレータと前記エンジンとを連結する連結機構と、前記モータ・ジェネレータの目標トルクを算出する目標トルク算出部と、前記モータ・ジェネレータの負荷トルクの閾値を算出する閾値算出部と、前記目標トルク算出部により算出された目標トルクと前記閾値算出部により算出された閾値とを比較し、前記連結機構が異常か否かを判定する異常診断部と、を備える。 In the power generation system control device, a motor generator, an engine having a shaft that rotates corresponding to the rotation of the shaft of the motor generator, a connecting mechanism that connects the motor generator and the engine, and the motor generator. The target torque calculation unit that calculates the target torque of the motor, the threshold calculation unit that calculates the threshold of the load torque of the motor / generator, the target torque calculated by the target torque calculation unit, and the threshold value calculated by the threshold calculation unit. It is provided with an abnormality diagnosis unit for determining whether or not the connection mechanism is abnormal.

本発明によれば、動力出力装置と発電装置を有する発電システム制御装置において、内燃機関による発電前の状態にて、発電機と内燃機関とを連結する連結機構が異常か否かを判定し、発電装置の損傷を抑制可能な発電システム制御装置を実現することができる。 According to the present invention, in a power generation system control device having a power output device and a power generation device, it is determined whether or not the connecting mechanism for connecting the generator and the internal combustion engine is abnormal in the state before power generation by the internal combustion engine. It is possible to realize a power generation system control device capable of suppressing damage to the power generation device.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.

本発明の実施例1が適用される車両システムの全体概略構成図である。It is an overall schematic block diagram of the vehicle system to which Example 1 of this invention is applied. 図1のインバータ・コンバータとモータ・ジェネレータとバッテリとを含んだ発電システムの一部構成図である。It is a partial block diagram of the power generation system including the inverter converter, the motor generator, and the battery of FIG. 図2に示した制御部のブロック図である。It is a block diagram of the control part shown in FIG. 図3に示した閾値算出部のブロック図である。It is a block diagram of the threshold value calculation part shown in FIG. 図3に示した異常診断部のブロック図である。It is a block diagram of the abnormality diagnosis part shown in FIG. 本実施例1におけるモータ・ジェネレータによるエンジン始動のクランキングから発電までのタイムチャートである。It is a time chart from cranking of engine start by a motor generator to power generation in Example 1. 発電機システムの異常判定を実施するためのフローチャートである。It is a flowchart for carrying out abnormality determination of a generator system. 実施例2における、制御部のブロック図である。It is a block diagram of the control part in Example 2. FIG. 実施例2における閾値算出部のブロック図である。It is a block diagram of the threshold value calculation part in Example 2.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施例1)
図1は、本発明の実施例1が適用される車両システムの全体概略構成図である。
(Example 1)
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a vehicle system to which the first embodiment of the present invention is applied.

図1において、車両100は、駆動輪110、120、130及び140と、モータ・ジェネレータ310及び320と、インバータ・コンバータ220及び230と、エンジン330と、バッテリ300と、上位ECU200(エレクトリックコントロールユニット)と、エンジンECU210(エンジンコントロールユニット)と、デファレンシャルギア340と、CAN400(コントローラーエリアネットワーク)とを備える。 In FIG. 1, the vehicle 100 includes drive wheels 110, 120, 130 and 140, motor generators 310 and 320, inverter converters 220 and 230, an engine 330, a battery 300, and a host ECU 200 (electric control unit). The engine ECU 210 (engine control unit), the differential gear 340, and the CAN 400 (controller area network) are provided.

上位ECU200は車両操作者やその他の機能の情報を有しており、受信している情報をもとに各ユニットに指令を送信している。車両駆動用のインバータ・コンバータ220には上位ECU200から送信される要求を受信して、三相電流を出力し、車両用駆動モータ310が駆動力を発生させる。このとき、インバータ・コンバータ220はバッテリ300から電力を供給してもらっている。 The upper ECU 200 has information on the vehicle operator and other functions, and transmits a command to each unit based on the received information. The inverter converter 220 for driving the vehicle receives the request transmitted from the host ECU 200, outputs a three-phase current, and the drive motor 310 for the vehicle generates a driving force. At this time, the inverter converter 220 is supplied with electric power from the battery 300.

モータ310で発生した駆動力はデファレンシャルギア340を介して、ドライブシャフト350に伝達され、最終的には駆動輪110、120、130及び140へ駆動力が伝わり、回転することで車両走行を実現する。 The driving force generated by the motor 310 is transmitted to the drive shaft 350 via the differential gear 340, and finally the driving force is transmitted to the drive wheels 110, 120, 130 and 140, and the vehicle rotates to realize vehicle running. ..

発電システムにおいては、上位ECU200はバッテリ300と通信をしておりバッテリ300のバッテリ残量が低下すると、エンジンコントロールユニット210にトルク指令し、インバータ・コンバータ230に回転数指令の発電指令を送信する。 In the power generation system, the host ECU 200 communicates with the battery 300, and when the remaining battery level of the battery 300 drops, a torque command is given to the engine control unit 210, and a power generation command of a rotation speed command is transmitted to the inverter converter 230.

インバータ・コンバータ230によりモータ・ジェネレータ320の回転軸(シャフト)371が回転し、エンジン330の回転軸(シャフト)370及びギア360を介して、エンジン330が起動されるシステムとなっている。また、エンジン330が起動されるとモータ・ジェネレータ320が発電機となり、バッテリ300に電力が供給される。モータ・ジェネレータ320の回転軸371、エンジン330の回転軸370及びギア360は、モータ・ジェネレータ320とエンジン330との連結機構を構成する。 The inverter converter 230 rotates the rotating shaft (shaft) 371 of the motor generator 320, and the engine 330 is started via the rotating shaft (shaft) 370 and the gear 360 of the engine 330. When the engine 330 is started, the motor generator 320 becomes a generator, and electric power is supplied to the battery 300. The rotating shaft 371 of the motor generator 320, the rotating shaft 370 of the engine 330, and the gear 360 constitute a connecting mechanism between the motor generator 320 and the engine 330.

図2は図1のインバータ・コンバータ230とモータ・ジェネレータ320とバッテリ300とを含んだ発電システム6の一部構成図である。 FIG. 2 is a partial configuration diagram of a power generation system 6 including the inverter converter 230, the motor generator 320, and the battery 300 of FIG.

図2において、発電システム6は制御部1と、モータ・ジェネレータ320と、インバータ・コンバータ230と、回転位置検出手段41と、高圧バッテリ300を備える。 In FIG. 2, the power generation system 6 includes a control unit 1, a motor generator 320, an inverter converter 230, a rotation position detecting means 41, and a high-voltage battery 300.

制御部1は、PWM制御信号を生成し、PWM信号出力手段32を介してPWM信号をインバータ・コンバータ230の回路に入力する。インバータ・コンバータ230の回路は制御部1から入力されたPWM信号に従い、スイッチング素子を制御することで高圧バッテリ300の電源電圧をモータ・ジェネレータ320の電機子コイルに印加し、三相交流電流Iu、Iv、Iwを導通させる。 The control unit 1 generates a PWM control signal and inputs the PWM signal to the circuit of the inverter converter 230 via the PWM signal output means 32. The circuit of the inverter converter 230 applies the power supply voltage of the high-voltage battery 300 to the armature coil of the motor generator 320 by controlling the switching element according to the PWM signal input from the control unit 1, and the three-phase alternating current Iu, Conduct Iv and Iw.

三相交流電流Iu、Iv、Iwがモータ・ジェネレータ230に導通することによりモータが回転する。モータ・ジェネレータ320で得られた回転力はシャフト370とギア360を介してエンジン330に伝達されエンジンの起動をする。 The motor rotates when the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw conduct to the motor generator 230. The rotational force obtained by the motor generator 320 is transmitted to the engine 330 via the shaft 370 and the gear 360 to start the engine.

エンジン起動後はエンジン着火に伴い、モータ・ジェネレータ320が発電機となりコンバータ230を介して高圧バッテリ300に電力が供給される。 After the engine is started, the motor generator 320 becomes a generator and power is supplied to the high-voltage battery 300 via the converter 230 as the engine ignites.

回転位置検出手段41はレゾルバ等の回転位置センサ4の入力からモータ・ジェネレータ320の回転位置θを演算する。電流検出手段7はホール電流センサ等であり、モータ・ジェネレータ320に導通する三相交流電流Iu、Iv、Iwを検出する。制御部1から上位ECU200には、発電可否の判定結果Gen_Flagが送信される。 The rotation position detecting means 41 calculates the rotation position θ of the motor generator 320 from the input of the rotation position sensor 4 such as a resolver. The current detecting means 7 is a Hall current sensor or the like, and detects three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw conducting to the motor generator 320. The power generation availability determination result Gen_Flag is transmitted from the control unit 1 to the upper ECU 200.

図3は、図2に示した制御部1のブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram of the control unit 1 shown in FIG.

図3において、目標トルク算出部11は図2に示す上位ECU200から出力されるモータ・ジェネレータ320の回転数指令ω*と回転位置検出手段41で検出された回転位置θとを用いて目標トルク指令T*を演算する。また、目標トルク算出部11はクランキング中であるか否かを判定し、クランキングフラグ(Crank_Flag)を取得する。 In FIG. 3, the target torque calculation unit 11 uses the rotation speed command ω * of the motor generator 320 output from the upper ECU 200 shown in FIG. 2 and the rotation position θ detected by the rotation position detecting means 41 to give a target torque command. Calculate T *. Further, the target torque calculation unit 11 determines whether or not cranking is in progress, and acquires a cranking flag (Crank_Flag).

閾値算出部12は、上位ECU200から出力される目標回転数ω*と、温度検出器(図示せず)から出力されるエンジン温度En_ Tmpと外気温Out_Tmpを用いて負荷トルク閾値の上限T_Maxと負荷トルク閾値の下限T_Minを算出する。 The threshold value calculation unit 12 uses the target rotation speed ω * output from the upper ECU 200, the engine temperature En_Tmp output from the temperature detector (not shown), and the outside air temperature Out_Tmp to set the upper limit T_Max of the load torque threshold and the load. The lower limit T_Min of the torque threshold is calculated.

異常診断部18は、負荷トルク閾値の上限T_Maxと負荷トルク閾値の下限T_Min及び目標トルク指令T*とクランキングフラグCrank_Flagを用いて負荷トルク異常判定を行い、判定結果Gen_Flagを取得する。 The abnormality diagnosis unit 18 makes a load torque abnormality determination using the upper limit T_Max of the load torque threshold value, the lower limit T_Min of the load torque threshold value, the target torque command T *, and the cranking flag Crank_Flag, and acquires the determination result Gen_Flag.

目標トルク補正部13は第一の目標トルク指令T*と異常診断部18で出力された発電可能フラグGen_Flagを用いて第二の目標トルクTcor*を演算する。 The target torque correction unit 13 calculates the second target torque Tcor * using the first target torque command T * and the power generation enable flag Gen_Flag output by the abnormality diagnosis unit 18.

電流指令生成部14は、第二の目標トルクTcor*を用いてd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を演算する。三相/dq変換部15は、三相交流電流Iu、Iv、Iwを、回転位置θを用いてd軸電流検出値Id及びq軸電流検出値Iqに変換する。 The current command generation unit 14 calculates the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * using the second target torque Tcor *. The three-phase / dq conversion unit 15 converts the three-phase AC currents Iu, Iv, and Iw into d-axis current detection values Id and q-axis current detection values Iq using the rotation position θ.

電流指令生成部14から出力されたd軸電流指令Id*は、減算器25に供給され、三相/dq変換部15から出力されたd軸電流検出値Idがd軸電流指令Id*から減算され、電流制御部16に出力される。 The d-axis current command Id * output from the current command generation unit 14 is supplied to the subtractor 25, and the d-axis current detection value Id output from the three-phase / dq conversion unit 15 is subtracted from the d-axis current command Id *. Is output to the current control unit 16.

また、電流指令生成部14から出力されたq軸電流指令Iq*は、減算器26に供給され、三相/dq変換部15から出力されたq軸電流検出値Iqがq軸電流指令Iq*から減算され、電流制御部16に出力される。 Further, the q-axis current command Iq * output from the current command generation unit 14 is supplied to the subtractor 26, and the q-axis current detection value Iq output from the three-phase / dq conversion unit 15 is the q-axis current command Iq *. Is subtracted from and output to the current control unit 16.

電流制御部16は、減算器25及び26からの出力に基づいて、d軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*を演算し、dq/三相電圧変換部17に出力する。 The current control unit 16 calculates the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * based on the outputs from the subtractors 25 and 26, and outputs them to the dq / three-phase voltage conversion unit 17.

dq/三相電圧変換部17は、d軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*、回転位置θを用いて、U相電圧指令値Vu*、V相電圧指令値Vv*、W相電圧指令値Vw*を演算し、ゲート信号生成部19に出力する。 The dq / three-phase voltage conversion unit 17 uses the d-axis voltage command Vd *, the q-axis voltage command Vq *, and the rotation position θ to use the U-phase voltage command value Vu *, the V-phase voltage command value Vv *, and the W-phase voltage. The command value Vw * is calculated and output to the gate signal generation unit 19.

そして、ゲート信号生成部19がゲート信号であるPWM制御信号を生成し、PWM信号出力手段32を介してインバータ・コンバータ回路230に送られる。 Then, the gate signal generation unit 19 generates a PWM control signal which is a gate signal and sends it to the inverter converter circuit 230 via the PWM signal output means 32.

図4は図3に示した閾値算出部12のブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram of the threshold value calculation unit 12 shown in FIG.

図4において、閾値算出部12は、目標回転数ω*と、エンジン水温En_ Tmpと、外気温Out_Tmpとから予め想定される低温・常温・高温時の、エンジンと連結機構も含む、モータ・ジェネレータ230にかかる負荷トルク値を記憶した低温時負荷異常トルクマップ121と、常温時負荷異常トルクマップ122と、高温時負荷異常トルクマップ123とを有している。これらのマップ121、122、123から得られた異常負荷値に対して予め定めた閾値を用いて、負荷トルク異常の上下限閾値T_Max、T_Minを取得する。 In FIG. 4, the threshold calculation unit 12 includes a motor generator including an engine and a connection mechanism at low temperature, normal temperature, and high temperature, which are assumed in advance from the target rotation speed ω *, the engine water temperature En_Tmp, and the outside temperature Out_Tmp. It has a low-temperature load abnormal torque map 121, a normal-temperature load abnormal torque map 122, and a high-temperature load abnormal torque map 123 that store the load torque value applied to 230. The upper and lower limit thresholds T_Max and T_Min of the load torque abnormality are acquired by using predetermined threshold values for the abnormal load values obtained from these maps 121, 122 and 123.

図5は、図3に示した異常診断部18のブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram of the abnormality diagnosis unit 18 shown in FIG.

図5において、目標トルク算出部11で算出された目標トルク指令T*と閾値算出部12で得られた負荷トルク異常の上限値T_Maxとが、比較器181で比較され、目標トルク指令T*が上限値T_Maxより大の場合は、比較器181からON信号(ハイレベル信号)がOR回路183に出力される。 In FIG. 5, the target torque command T * calculated by the target torque calculation unit 11 and the upper limit value T_Max of the load torque abnormality obtained by the threshold value calculation unit 12 are compared by the comparator 181 and the target torque command T * is obtained. When it is larger than the upper limit value T_Max, the ON signal (high level signal) is output from the comparator 181 to the OR circuit 183.

また、目標トルク算出部11で算出された目標トルク指令T*と閾値算出部12で得られた負荷トルク異常の下限値T_Minとが、比較器182で比較され、目標トルク指令T*が下限値T_Mminより小の場合は、比較器182からON信号(ハイレベル信号)がOR回路183に出力される。 Further, the target torque command T * calculated by the target torque calculation unit 11 and the lower limit value T_Min of the load torque abnormality obtained by the threshold value calculation unit 12 are compared by the comparator 182, and the target torque command T * is the lower limit value. When it is smaller than T_Mmin, the ON signal (high level signal) is output from the comparator 182 to the OR circuit 183.

OR回路183は、比較器181及び182の両者又はいずれか一方の出力がON信号であれば、ON信号を乗算器184に出力する。乗算器184においては、OR回路183からON信号が出力され、かつ、目標トルク算出部11で得られたクランキング判定結果Crank_FlagがON(クランキング中)であれば、負荷トルク異常と診断し、Gen_FlagをON(負荷トルク異常)として目標トルク補正部13と図2の制御部1と繋がっている上位ECU200に判定結果を送信する。 If the output of both or one of the comparators 181 and 182 is an ON signal, the OR circuit 183 outputs the ON signal to the multiplier 184. In the multiplier 184, if the ON signal is output from the OR circuit 183 and the cranking determination result Crank_Flag obtained by the target torque calculation unit 11 is ON (during cranking), it is diagnosed as a load torque abnormality. With Gen_Flag turned ON (load torque abnormality), the determination result is transmitted to the upper ECU 200 connected to the target torque correction unit 13 and the control unit 1 of FIG.

また、クランキング判定結果Crank_FlagがON(クランキング中)であり、目標トルク指令T*が上限値T_Maxと下限値T_Minの範囲内の正常値であれば、負荷トルク正常と判断し、Gen_FlagをOFF(負荷トルク正常)として目標トルク補正部13と図2の制御部1と繋がっている上位ECU200に判定結果が送信される。 If the cranking determination result Crank_Flag is ON (during cranking) and the target torque command T * is a normal value within the range of the upper limit value T_Max and the lower limit value T_Min, it is determined that the load torque is normal and Gen_Flag is turned off. As (normal load torque), the determination result is transmitted to the upper ECU 200 connected to the target torque correction unit 13 and the control unit 1 of FIG.

目標トルク算出部11で得られたクランキング判定結果Crank_FlagがOFF(発電中)であれば、異常診断は既に実施済みであることから、異常診断結果Gen_FlagをOFF(負荷トルク正常)として目標トルク補正部13と図2の制御部1と繋がっている上位ECU200に判定結果が送信される。 If the cranking determination result Crank_Flag obtained by the target torque calculation unit 11 is OFF (during power generation), the abnormality diagnosis has already been performed. Therefore, the abnormality diagnosis result Gen_Flag is set to OFF (normal load torque) and the target torque is corrected. The determination result is transmitted to the upper ECU 200 connected to the unit 13 and the control unit 1 of FIG.

図6は、本実施例1におけるモータ・ジェネレータ320によるエンジン330始動のクランキングから発電までのタイムチャートである。 FIG. 6 is a time chart from cranking of starting the engine 330 by the motor generator 320 to power generation in the first embodiment.

図6において、実線21はモータ・ジェネレータ320の回転数[rpm]を示し、目標トルク(点線)20は第一トルク指令T*[Nm]を示し、一点鎖線22は目標回転数(回転数指令)を示す。 In FIG. 6, the solid line 21 indicates the rotation speed [rpm] of the motor generator 320, the target torque (dotted line) 20 indicates the first torque command T * [Nm], and the alternate long and short dash line 22 indicates the target rotation speed (rotation speed command). ) Is shown.

区間(a)−1は内燃機関をある一定の回転数まで上昇させるための区間であり、区間(a)−2は一定のクランキングにおける本発明の実施例1における負荷トルク異常を検出し、モータ・ジェネレータを診断する区間となる。また、区間(a)−1、(a)−2において発電は行っていない。 Section (a) -1 is a section for raising the internal combustion engine to a certain number of revolutions, and section (a) -2 detects a load torque abnormality in Example 1 of the present invention in a certain cranking. This is the section for diagnosing the motor / generator. Further, no power is generated in the sections (a) -1 and (a) -2.

区間(b)は内燃機関(エンジン330)により発電を実施する区間である。 The section (b) is a section in which power is generated by the internal combustion engine (engine 330).

区間(a)−1では、発電機がエンジン停止状態からある一定の回転数まで上昇させるための区間であり過渡状態である。この区間(a)−1でエンジン330への燃料を供給できない状態やモータ・ジェネレータ320の異常により発電できない状態の場合はそれぞれの診断が機能して停止命令が発生する。 Section (a) -1 is a section for raising the generator from the engine stopped state to a certain constant rotation speed, and is a transient state. In this section (a) -1, if fuel cannot be supplied to the engine 330 or power cannot be generated due to an abnormality in the motor / generator 320, each diagnosis functions and a stop command is issued.

区間(a)−2ではエンジン330やモータ・ジェネレータ320が正常に起動している状態であり、状態としては定常状態となる。定常状態におけるトルク指令は、ある一定回転数に保つためにモータ・ジェネレータ320が自身より先(エンジン330、シャフト(回転軸)370、ギア360であり、モータ・ジェネレータ320から動力が伝達される側)から受ける負荷トルクと釣り合うために必要な出力すべきトルクとなる。 In section (a) -2, the engine 330 and the motor generator 320 are normally started, and the state is a steady state. The torque command in the steady state is the side where the motor generator 320 is ahead of itself (engine 330, shaft (rotary shaft) 370, gear 360, and power is transmitted from the motor generator 320 in order to maintain a certain constant rotation speed. ) Is the torque to be output required to balance with the load torque received from.

したがって、目標トルク指令T*が、正常状態時のトルク指令に対して閾値算出部12で取得した負荷トルクの異常閾値の上限値(負荷異常トルク上限)23より大きい、もしくは負荷トルクの異常閾値の下限値(負荷異常トルク下限)24よりも小さい場合には、負荷トルク異常を検出し、モータ・ジェネレータ320より先の発電機構(エンジン330、シャフト370、ギア360)が故障していると判断できる。 Therefore, the target torque command T * is larger than the upper limit value (load abnormal torque upper limit) 23 of the load torque abnormality threshold acquired by the threshold value calculation unit 12 with respect to the torque command in the normal state, or the load torque abnormality threshold value. If it is smaller than the lower limit value (lower limit of load abnormal torque) 24, it can be determined that the load torque abnormality is detected and the power generation mechanism (engine 330, shaft 370, gear 360) ahead of the motor generator 320 is out of order. ..

また、区間(a)−2においては数秒〜数十秒の時間があるため、十分に本発明の判定を行うことは可能となる。 Further, since there is a time of several seconds to several tens of seconds in the section (a) -2, it is possible to sufficiently perform the determination of the present invention.

図7は、発電機システム6の異常判定を実施するためのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart for performing an abnormality determination of the generator system 6.

図7の発電処理が開始されると、インバータ・コンバータ230とエンジンコントロールユニット210が発電機構であるモータ・ジェネレータ320とエンジン330などが運転可能な状態にあるか否かをチェック(ステップFC10)する。 When the power generation process of FIG. 7 is started, the inverter converter 230 and the engine control unit 210 check whether the motor generator 320 and the engine 330, which are power generation mechanisms, are in an operable state (step FC10). ..

そして、上位ECU200からの回転数指令に追従するように、モータ・ジェネレータ320が回転し始動する(ステップFC20)。次に、現状が図6に示す、発電状態区間(b)ではなく、かつ過渡状態区間(a)−1ではない定常状態であるかつまり、区間(a)−2であるかどうかを判定する(ステップFC30)。 Then, the motor generator 320 rotates and starts so as to follow the rotation speed command from the upper ECU 200 (step FC20). Next, it is determined whether or not the current state is a steady state that is not the power generation state section (b) and is not the transient state section (a) -1 as shown in FIG. 6, that is, whether it is the section (a) -2. (Step FC30).

ここで、状態チェック(ステップFC10)が否定的な場合は、発電機構のエンジン330やモータ・ジェネレータ320は発電可能状態ではないため、発電はせずに停止する。診断可能判定(ステップFC30)が否定的な場合は、まだクランキングの定常状態である区間(a)−2を経由していないため、発電機始動(FC20)の後に戻り再度判定する。 Here, if the state check (step FC10) is negative, the engine 330 and the motor generator 320 of the power generation mechanism are not in the power generation capable state, and therefore stop without generating power. If the diagnosable determination (step FC30) is negative, it has not yet passed through the section (a) -2 which is the steady state of cranking, so it returns after the generator start (FC20) and determines again.

状態チェックで何ら異常もなく診断可能判定(ステップFC30)が肯定的であるならば、発電停止判定処理に用いるための閾値算出処理を実施する(ステップFC40)。 If there is no abnormality in the state check and the diagnostic possibility determination (step FC30) is positive, the threshold value calculation process for use in the power generation stop determination process is performed (step FC40).

次に、発電可否判定(ステップFC50)として、目標トルク算出部11で演算した目標トルク指令T*と閾値算出部12で得られた負荷トルク異常の上下限値T_MaxとT_Minとを比較し、目標トルク指令T*が上下限値T_MaxとT_Minの閾値範囲内であるか否かを判定する。目標トルク指令T*が上下限値T_MaxとT_Minの閾値範囲内である場合には、そのことを目標トルク補正部13と上位ECU200に結果を送信する。そして、モータ・ジェネレータ320とエンジン330による発電を開始(ステップFC60)し、バッテリ300に電力が十分供給されたのち停止する。 Next, as a power generation enablement determination (step FC50), the target torque command T * calculated by the target torque calculation unit 11 is compared with the upper and lower limit values T_Max and T_Min of the load torque abnormality obtained by the threshold value calculation unit 12, and the target is obtained. It is determined whether or not the torque command T * is within the threshold range of the upper and lower limit values T_Max and T_Min. When the target torque command T * is within the threshold range of the upper and lower limit values T_Max and T_Min, the result is transmitted to the target torque correction unit 13 and the upper ECU 200. Then, power generation by the motor generator 320 and the engine 330 is started (step FC60), and is stopped after sufficient power is supplied to the battery 300.

目標トルク算出部11で演算した目標トルク指令T*が閾値算出部12で得られた上下限値T_MaxとT_Minの範囲外の場合は、負荷トルク異常、つまり、連結機構の異常であることから異常警報(ステップFC70)を上位ECU200や操作者に送信しモータ・ジェネレータ230を停止させる。 If the target torque command T * calculated by the target torque calculation unit 11 is outside the range of the upper and lower limit values T_Max and T_Min obtained by the threshold value calculation unit 12, the load torque is abnormal, that is, the connection mechanism is abnormal. An alarm (step FC70) is transmitted to the upper ECU 200 and the operator to stop the motor generator 230.

以上のように、本発明の実施例1によれば、上位ECU200から出力される回転数指令ω*と、エンジン温度EN_Tmpと、外気温Out_Tmpとから、負荷トルクの異常判定範囲である上下限閾値を設定し、目標トルク算出部11により算出された目標トルク指令T*が設定した上下限閾値内であるか否かを判定して異常か否かを判定するように構成されている。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the upper and lower threshold values which are the abnormality determination range of the load torque from the rotation speed command ω * output from the upper ECU 200, the engine temperature EN_Tmp, and the outside air temperature Out_Tmp. Is set, and it is determined whether or not the target torque command T * calculated by the target torque calculation unit 11 is within the set upper and lower limit threshold values, and whether or not it is abnormal.

よって、動力出力装置と発電装置が搭載された車両において、内燃機関による発電前の状態にて、発電機と内燃機関とを連結する連結機構が異常か否かを判定し、発電装置の損傷を抑制可能な発電システム制御装置を実現することができる。 Therefore, in a vehicle equipped with a power output device and a power generation device, it is determined whether or not the connection mechanism connecting the generator and the internal combustion engine is abnormal in the state before power generation by the internal combustion engine, and the power generation device is damaged. It is possible to realize a power generation system control device that can be suppressed.

(実施例2)
次に、本発明の実施例2について説明する。
(Example 2)
Next, Example 2 of the present invention will be described.

発電システム6の全体構成については、実施例1と実施例2とは、同等であるので、図示及び詳細な説明は省略する。 As for the overall configuration of the power generation system 6, since the first and second embodiments are equivalent, illustration and detailed description thereof will be omitted.

図8は、実施例2における、制御部1のブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram of the control unit 1 in the second embodiment.

図8において、目標トルク算出部11は図2に示す回転数指令ω*と回転位置検出手段41で演算された回転位置θを用いて目標トルク指令T*を演算する。また、クランキング中であるかは判定し、クランキングフラグ(Crank_Flag)を取得する。 In FIG. 8, the target torque calculation unit 11 calculates the target torque command T * using the rotation speed command ω * shown in FIG. 2 and the rotation position θ calculated by the rotation position detecting means 41. In addition, it is determined whether cranking is in progress, and a cranking flag (Crank_Flag) is acquired.

閾値算出部12は、目標回転数ω*とエンジン温度En_ Tmpと外気温Out_Tmpを用いて負荷トルク閾値の上限T_Maxと下限T_Minを算出する。 The threshold value calculation unit 12 calculates the upper limit T_Max and the lower limit T_Min of the load torque threshold value using the target rotation speed ω *, the engine temperature En_Tmp, and the outside air temperature Out_Tmp.

また、閾値算出部12は、目標トルク算出部11により算出された目標トルク指令T*と、トルク推定部31で求められるトルク推定値T’とを入力とし、マップを学習する。 Further, the threshold value calculation unit 12 learns the map by inputting the target torque command T * calculated by the target torque calculation unit 11 and the torque estimation value T'obtained by the torque estimation unit 31.

異常診断部18は、T_MaxとT_Min及び目標トルク指令T*とクランキング判定結果Crank_Flagを用いて負荷トルク異常判定を行い、判定結果Gen_Flagを取得する。 The abnormality diagnosis unit 18 determines the load torque abnormality using T_Max and T_Min, the target torque command T *, and the cranking determination result Crank_Flag, and acquires the determination result Gen_Flag.

目標トルク補正部13は第一の目標トルクT*と発電可否判定部18で出力された発電可能フラグGen_Flagを用いて第二の目標トルクTcor*を演算する。第二の目標トルクTcor*を用いて電流指令生成部14、三相/dq変換15、電流制御部16、dq/三相電圧委変換部17、ゲート信号生成部19によりPWM制御信号がインバータ・コンバータ回路230に送られる。 The target torque correction unit 13 calculates the second target torque Tcor * using the first target torque T * and the power generation enable flag Gen_Flag output by the power generation availability determination unit 18. Using the second target torque Tcor *, the PWM control signal is invertered by the current command generation unit 14, three-phase / dq conversion 15, current control unit 16, dq / three-phase voltage commission conversion unit 17, and gate signal generation unit 19. It is sent to the converter circuit 230.

トルク推定部31は、電流制御部16から出力され、モータ・ジェネレータ320を駆動する信号を算出するために用いられるd軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*と、三相/dq変換部15によって得られるd軸電流検出値Id、q軸電流検出値Iq、図2に示す回転位置検出手段41で演算された回転位置θを用いてモータ・ジェネレータ320の推定トルクT’を算出する。 The torque estimation unit 31 has a d-axis voltage command Vd * and a q-axis voltage command Vq *, which are output from the current control unit 16 and are used to calculate a signal for driving the motor generator 320, and a three-phase / dq conversion unit. The estimated torque T'of the motor generator 320 is calculated using the d-axis current detection value Id, the q-axis current detection value Iq, and the rotation position θ calculated by the rotation position detection means 41 shown in FIG.

図9は実施例2における閾値算出部12のブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram of the threshold value calculation unit 12 in the second embodiment.

図9において、閾値算出部12は、図4に示した閾値算出部12と同様に、低温時負荷異常トルクマップ121と、常温時負荷異常トルクマップ122と、高温時負荷異常トルクマップ123とを備える。図9に示す閾値算出部12は、さらに、負荷異常トルク学習値算出部124を備えている。 In FIG. 9, the threshold value calculation unit 12 has the same as the threshold value calculation unit 12 shown in FIG. 4, the low temperature load abnormal torque map 121, the normal temperature load abnormal torque map 122, and the high temperature load abnormal torque map 123. Be prepared. The threshold value calculation unit 12 shown in FIG. 9 further includes a load abnormality torque learning value calculation unit 124.

図9に示す閾値算出部12における負荷異常トルク学習値算出部124は、図8に示す目標トルク算出部11で得られた目標トルク指令T*とトルク推定部31によって得られたトルク推定値T’とを比較し、互いの差を求めて、その差がある閾値を超える場合にはその結果と超えた回数を記憶し、回数が一定数を上回った場合には、目標トルク指令T*とトルク推定値T’との偏差分について負荷トルクマップ121、122、123を更新する。 The load abnormality torque learning value calculation unit 124 in the threshold value calculation unit 12 shown in FIG. 9 has the target torque command T * obtained by the target torque calculation unit 11 shown in FIG. 8 and the torque estimation value T obtained by the torque estimation unit 31. Compare with', find the difference between each other, memorize the result and the number of times the difference exceeds a certain threshold, and if the number of times exceeds a certain number, the target torque command T * The load torque maps 121, 122, and 123 are updated with respect to the deviation from the estimated torque value T'.

これにより、経時変化における負荷トルク異常閾値の精度を向上することが可能となる。 This makes it possible to improve the accuracy of the load torque abnormality threshold value over time.

実施例2によれば、実施例1と同様な効果を得ることができる他、目標トルク指令T*とトルク推定値T’との偏差分に応じて、負荷異常トルクマップ121、122、123を更新するように構成したので、異常診断の精度をさらに向上することができる。 According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the load abnormality torque maps 121, 122, and 123 are displayed according to the deviation between the target torque command T * and the estimated torque value T'. Since it is configured to be updated, the accuracy of abnormality diagnosis can be further improved.

以上説明したように、本発明によれば、動力出力装置と発電装置を有する発電システム制御装置において、内燃機関による発電前の状態にて、発電機が内燃機関を一定回転数で所定の期間クランキングし、クランキング時に発電機が受ける負荷トルクとエンジン水温や外気温を考慮したエンジン、シャフト、ギアも含めた閾値トルクを比較することにより、発電機以外の連結機構(シャフト、ギア、エンジン)の故障を早期に判定することで、損傷を最小限に抑える発電システム制御装置を実現することができる。 As described above, according to the present invention, in the power generation system control device having the power output device and the power generation device, the generator operates the internal combustion engine at a constant rotation speed for a predetermined period in the state before the power generation by the internal combustion engine. By ranking and comparing the load torque received by the generator during cranking with the threshold torque including the engine, shaft, and gear that takes into account the engine water temperature and outside temperature, the connecting mechanism (shaft, gear, engine) other than the generator. It is possible to realize a power generation system control device that minimizes damage by determining the failure of the engine at an early stage.

なお、本発明は、車両に搭載される発電システム制御装置のみならず、例えば、船舶等の動力出力装置と発電装置が搭載された発電システム制御装置に適用することが可能である。 The present invention can be applied not only to a power generation system control device mounted on a vehicle, but also to, for example, a power output device such as a ship and a power generation system control device equipped with the power generation device.

1・・・制御部、2・・・モータ、3・・・インバータ・コンバータ、4・・・回転位置センサ、5・・・高圧バッテリ、6・・・発電システム、7・・・電流検出手段、11・・・目標トルク算出部、12・・・閾値算出部、13・・・目標トルク補正部、14・・・電流指令生成部、15・・・三相/dq変換部、16・・・電流制御部、17・・・dq/三相電圧変換部、18・・・異常診断部、19・・・ゲート信号生成部、20・・・目標トルク、21・・・モータ・ジェネレータの回転数、22・・・回転数指令、23・・・負荷異常トルク上限、24・・・負荷異常トルク下限、25、26・・・減算器、31・・・トルク推定部、32・・PWM信号出力手段、41・・・回転位置検出手段、100・・・車両、110・・・右前輪、120・・・右後輪、121・・・低温時負荷異常トルクマップ、122・・・常温時負荷異常トルクマップ、123・・・高温時負荷異常トルクマップ、124・・・負荷異常トルク学習値算出部、130・・・左前輪、140・・・左後輪、181、182・・・減算器、183・・・OR回路、184・・・乗算器、200・・・上位エレクトリックコントローラ、210・・・エンジンコントロールユニット、220・・・インバータ・コンバータ(車両駆動用)、230・・・インバータ・コンバータ(発電用)、300・・・バッテリ、310・・・モータ(車両駆動用)、320・・・モータ(発電用)、330・・・発電用エンジン(内燃機関)、340・・・デファレンシャルギア、350・・・ドライブシャフト、360・・・ギア(発電用)、370・・・エンジンの回転軸、371・・・モータ・ジェネレータの回転軸、400・・・コントローラーエリアネットワーク、Iu・・・U相交流電流、Iv・・・V相交流電流、Iw・・・W相交流電流、T*・・・第一の目標トルク指令、θ・・・回転位置、En_Tmp・・・エンジン水温、Out_Tmp・・・外気温、T_Max・・・閾値トルク上限値、T_Min…閾値トルク下限値、Crank_Flag・・・クランキング状態フラグ、Gen_Flag・・・発電可能フラグ、Tcor*・・・第二の目標トルク、Id*・・・d軸電流指令、Iq*・・・q軸電流指令、Id・・・d軸電流検出値、Iq・・・q軸電流検出値、Vd*・・・d軸電圧指令、Vq*・・・q軸電圧指令、(a)−1・・・クランキング区間(過渡状態)、(a)−2・・・クランキング区間(定常状態)、(b)・・・発電区間、FC10・・・状態チェックステップ、FC20・・・電動機始動ステップ、FC30・・・診断可能判定ステップ、FC40・・・閾値算出ステップ、FC50・・・異常診断ステップ、FC60・・・発電開始ステップ、FC70・・・異常警報送信ステップ 1 ... Control unit, 2 ... Motor, 3 ... Inverter converter, 4 ... Rotation position sensor, 5 ... High pressure battery, 6 ... Power generation system, 7 ... Current detection means , 11 ... Target torque calculation unit, 12 ... Threshold calculation unit, 13 ... Target torque correction unit, 14 ... Current command generation unit, 15 ... Three-phase / dq conversion unit, 16 ... -Current control unit, 17 ... dq / three-phase voltage conversion unit, 18 ... Abnormality diagnosis unit, 19 ... Gate signal generation unit, 20 ... Target torque, 21 ... Motor generator rotation Number, 22 ... Rotation speed command, 23 ... Load abnormal torque upper limit, 24 ... Load abnormal torque lower limit, 25, 26 ... Subtractor, 31 ... Torque estimation unit, 32 ... PWM signal Output means, 41 ... Rotation position detecting means, 100 ... Vehicle, 110 ... Right front wheel, 120 ... Right rear wheel, 121 ... Low temperature load abnormal torque map, 122 ... At room temperature Load abnormal torque map, 123 ... Load abnormal torque map at high temperature, 124 ... Load abnormal torque learning value calculation unit, 130 ... Left front wheel, 140 ... Left rear wheel, 181, 182 ... Subtract Instrument, 183 ... OR circuit, 184 ... Multiplier, 200 ... Upper electric controller, 210 ... Engine control unit, 220 ... Inverter converter (for vehicle drive), 230 ... Inverter -Converter (for power generation), 300 ... Battery, 310 ... Motor (for vehicle drive), 320 ... Motor (for power generation), 330 ... Power generation engine (internal engine), 340 ... Differential gear, 350 ... drive shaft, 360 ... gear (for power generation), 370 ... engine rotation shaft, 371 ... motor / generator rotation shaft, 400 ... controller area network, Iu ...・ ・ U-phase AC current, Iv ・ ・ ・ V-phase AC current, Iw ・ ・ ・ W-phase AC current, T * ・ ・ ・ First target torque command, θ ・ ・ ・ Rotation position, En_Tmp ・ ・ ・ Engine water temperature , Out_Tmp ... outside temperature, T_Max ... threshold torque upper limit, T_Min ... threshold torque lower limit, Crank_Flag ... cranking status flag, Gen_Flag ... power generation flag, Tcor * ... second target Torque, Id * ... d-axis current command, Iq * ... q-axis current command, Id ... d-axis current detection value, Iq ... q-axis current detection value, Vd * ... d-axis voltage Command, Vq * ・ ・ ・ q-axis motor Pressure command, (a) -1 ... Cranking section (transient state), (a) -2 ... Cranking section (steady state), (b) ... Power generation section, FC10 ... Status check Step, FC20 ... Electric motor start step, FC30 ... Diagnosis possible judgment step, FC40 ... Threshold calculation step, FC50 ... Abnormality diagnosis step, FC60 ... Power generation start step, FC70 ... Abnormality alarm transmission Step

Claims (5)

モータ・ジェネレータと、
前記モータ・ジェネレータの軸の回転に対応して回転する軸を有するエンジンと、
前記モータ・ジェネレータと前記エンジンとを連結する連結機構と、
前記モータ・ジェネレータの目標トルクを算出する目標トルク算出部と、
前記モータ・ジェネレータの負荷トルクの閾値を算出する閾値算出部と、
前記目標トルク算出部により算出された目標トルクと前記閾値算出部により算出された閾値とを比較し、前記連結機構が異常か否かを判定する異常診断部と、
を備えることを特徴とする発電システム制御装置。
With a motor generator
An engine having a shaft that rotates in response to the rotation of the shaft of the motor / generator,
A connecting mechanism that connects the motor generator and the engine,
A target torque calculation unit that calculates the target torque of the motor / generator,
A threshold value calculation unit that calculates the threshold value of the load torque of the motor / generator,
An abnormality diagnosis unit that compares the target torque calculated by the target torque calculation unit with the threshold value calculated by the threshold value calculation unit and determines whether or not the connection mechanism is abnormal.
A power generation system control device characterized by being equipped with.
請求項1に記載の発電システム制御装置において、
前記閾値算出部は、前記エンジンの温度と、外気温と、上位コントロールユニットから出力される前記モータ・ジェネレータの回転数指令とに応じた負荷異常トルクマップを有し、前記負荷異常トルクマップに基づいて、前記閾値を算出することを特徴とする発電システム制御装置。
In the power generation system control device according to claim 1,
The threshold value calculation unit has a load abnormality torque map corresponding to the engine temperature, the outside temperature, and the rotation speed command of the motor generator output from the upper control unit, and is based on the load abnormality torque map. A power generation system control device, characterized in that the threshold value is calculated.
請求項2において、
前記モータ・ジェネレータを駆動する信号を算出するために用いられるd軸電圧指令及びq軸電圧指令と、前記モータ・ジェネレータのd軸電流検出値及びq軸電流検出値と、前記モータ・ジェネレータの回転位置θとを用いて前記モータ・ジェネレータの推定トルクを算出するトルク推定部を備え、
前記閾値算出部は、負荷異常トルク学習値算出部を有し、
前記負荷異常トルク学習算出部は、前記目標トルクと前記推定トルクとを推定部の推定トルク値との差がある閾値を超える場合にはその結果と超えた回数を記憶し、回数が一定数を上回った場合には、前記負荷異常トルクマップを更新することを特徴とする発電システム制御装置。
In claim 2,
The d-axis voltage command and q-axis voltage command used to calculate the signal for driving the motor generator, the d-axis current detection value and q-axis current detection value of the motor generator, and the rotation of the motor generator. A torque estimation unit that calculates the estimated torque of the motor / generator using the position θ is provided.
The threshold value calculation unit has a load abnormality torque learning value calculation unit.
When the difference between the target torque and the estimated torque exceeds a certain threshold value, the load abnormal torque learning calculation unit stores the result and the number of times the estimated torque is exceeded, and keeps the number of times constant. A power generation system control device characterized in that the load abnormality torque map is updated when the value is exceeded.
請求項2に記載の発電システム制御装置において、
前記負荷異常トルクマップは、低温時負荷異常トルクマップ、常温時負荷異常トルクマップ、及び高温時負荷異常トルクマップであることを特徴とする発電システム制御装置。
In the power generation system control device according to claim 2.
The power generation system control device, wherein the load abnormal torque map is a low temperature load abnormal torque map, a normal temperature load abnormal torque map, and a high temperature load abnormal torque map.
請求項2に記載の発電システム制御装置において、
車両に搭載されることを特徴とする発電システム制御装置。
In the power generation system control device according to claim 2.
A power generation system control device characterized by being mounted on a vehicle.
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