JP2504086B2 - Voltage control device for rotary electric machine for turbocharger - Google Patents

Voltage control device for rotary electric machine for turbocharger

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JP2504086B2 JP62313604A JP31360487A JP2504086B2 JP 2504086 B2 JP2504086 B2 JP 2504086B2 JP 62313604 A JP62313604 A JP 62313604A JP 31360487 A JP31360487 A JP 31360487A JP 2504086 B2 JP2504086 B2 JP 2504086B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はターボチャージャの回転軸に電動−発電機を
取付けたターボチャージャ用回転電機の電圧制御装置に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a voltage control device for a rotary electric machine for a turbocharger, in which a motor-generator is attached to a rotary shaft of the turbocharger.

(従来の技術) エンジンの排気管にターボチャージャを取付け、この
ターボチャージャの回転軸に電動−発電機を直結して排
気エネルギーを回収しようとする提案が種々なされてい
る。
(Prior Art) Various proposals have been made in which a turbocharger is attached to an exhaust pipe of an engine, and a motor-generator is directly connected to a rotating shaft of the turbocharger to recover exhaust energy.

このような提案としてターボチャージャに電動−発電
機となる回転電機を取付け、内燃機関の運転状態に応じ
て電動機または発電機として作動させる内燃機関のター
ボチャージャが特開昭60−195329号公報に開示されてい
る。
As such a proposal, a turbocharger for an internal combustion engine, in which a rotating electric machine serving as a motor-generator is attached to a turbocharger and is operated as an electric motor or a generator according to the operating state of the internal combustion engine, is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-195329. Has been done.

そして、エンジンの低速重負荷の運転領域ではバッテ
リより回転電機に電力を供給して電動機作動とし、ター
ボチャージャの過給作動を助勢してブースト圧を上昇さ
せ、エンジン出力の増加を図っている。
Then, in the low-speed heavy-load operating region of the engine, electric power is supplied from the battery to the rotating electric machine to operate the electric motor, which assists the supercharging operation of the turbocharger to increase the boost pressure to increase the engine output.

(発明が解決しようとする問題点) 上述の内燃機関のターボチャージャの提案において
は、ターボチャージャの回転数が低速のときは電動機作
動の回転電機の逆起電圧が上昇しないため、バッテリか
らの電力を十分に供給できるが、ターボチャージャが高
速回転になると回転電機の逆起電圧も高くなり、十分な
電力を供給することが困難となる欠点を有している。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-mentioned proposal of the turbocharger for the internal combustion engine, when the rotational speed of the turbocharger is low, the counter electromotive voltage of the electric motor-operated rotating electric machine does not rise, and therefore the electric power from the battery is reduced. However, when the turbocharger rotates at a high speed, the back electromotive voltage of the rotating electric machine also increases, which makes it difficult to supply sufficient electric power.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的はターボチャージャの回転数の高速時にお
いても、バッテリから回転電機に十分な電力を供給して
過給作動を助勢しようとするターボチャージャ用回転電
機の電圧制御装置を提供するにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to supply sufficient electric power from a battery to a rotating electric machine to assist a supercharging operation even when the rotational speed of a turbocharger is high. It is to provide a voltage control device for a rotary electric machine for a turbocharger.

(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、ターボチャージャに取付けた回転電
機にバッテリから電力を供給して過給作動を助成せしめ
るターボチャージャ用回転電機の電圧制御装置におい
て、前記回転電機の回転数を検出する回転検出手段と、
該回転検出手段からの回転信号に対応して、前記回転電
機へ印加するインバータの交流出力電圧を制御する制御
手段を備えたことを特徴とするターボチャージャ用回転
電機の電圧制御装置が提供される。
(Means for Solving Problems) According to the present invention, in the voltage control device for a rotary electric machine for a turbocharger, the rotary electric machine mounted on the turbocharger is supplied with electric power from a battery to assist the supercharging operation. Rotation detection means for detecting the rotation speed of the electric machine,
There is provided a voltage control device for a rotary electric machine for a turbocharger, comprising a control means for controlling an AC output voltage of an inverter applied to the rotary electric machine in response to a rotation signal from the rotation detection means. .

(作用) 本発明では回転電機の回転数を回転検出手段により検
出し、この回転検出手段からの回転信号に対応してバッ
テリから供給され、インバータにより変換される供給電
力の交流電圧を制御するので、回転電機の回転数が高速
になってその逆起電圧が上昇しても、電圧の制御手段に
より供給電力の交流電圧を高電圧に上昇させる作用があ
る。
(Operation) In the present invention, the rotation speed of the rotating electric machine is detected by the rotation detection means, and the AC voltage of the supply power supplied from the battery and converted by the inverter is controlled in response to the rotation signal from the rotation detection means. Even if the rotational speed of the rotating electric machine becomes high and the counter electromotive voltage thereof rises, the voltage control means has the effect of raising the AC voltage of the supplied power to a high voltage.

(実施例) つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
(Example) Next, the Example of this invention is described in detail using drawing.

第1図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図であ
り、第2図は本発明を適用する回転電機付ターボチャー
ジャの構成ブロック図である。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration block diagram of a turbocharger with a rotating electric machine to which the present invention is applied.

第2図において、1はエンジンで吸気管1aを通じて吸
入する空気と、噴射器2を介して燃料タンク2aから供給
される燃料との燃焼エネルギーにより車輪3を回転させ
て車両を駆動するもので、排気管1bを介して燃焼後の排
気ガスを排出される。なおエンジン1はエンジントルク
を断続するクラッチ4と、エンジントルクを変速する変
速機4aとを有している。また、1cはエンジン回転セン
サ、2bはアクセルペダル2cに取付けられたアクセルペダ
ルセンサであり、それぞれ検出したエンジン回転信号や
アクセル踏込量に対応するエンジン負荷信号を電子制御
装置5に送出するものである。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a vehicle for driving a vehicle by rotating wheels 3 by combustion energy of air sucked through an intake pipe 1a of an engine and fuel supplied from a fuel tank 2a through an injector 2. Exhaust gas after combustion is discharged through the exhaust pipe 1b. The engine 1 has a clutch 4 for connecting and disconnecting the engine torque, and a transmission 4a for shifting the engine torque. Further, 1c is an engine rotation sensor, 2b is an accelerator pedal sensor attached to an accelerator pedal 2c, and sends an engine rotation signal and an engine load signal corresponding to the accelerator depression amount to the electronic control unit 5, respectively. .

6は排気管1bおよび吸気管1aに接続されたターボチャ
ージャであり、排気ガスエネルギーにより駆動されるタ
ービン6bと、吸気を過給するコンプレッサ6aとを有し、
これらの両者を接続する回転軸6cには電動機あるいは発
電機として作動する回転電機7が取付けられている。そ
して排気エネルギーによりタービン6bが回転駆動される
と回転電機7は発電機モードとなり、その発電電力は電
力変換器7aに送電され、電力変換器7aの作動により車載
のバッテリ5aを充電するものである。なお、電力変換器
7aは交流電力を直流電力に変換する整流平滑回路、直流
電力の電圧を自在に変換するコンバータ回路、直流電力
を周波数調整自在の交流電力に変換するインバータ回
路、変圧器を用いて昇圧する昇圧回路、半導体制御素子
を用いて電圧や電流を制御するデューティ制御回路など
の各種の強電制御回路を備えており、電子制御装置5か
らの制御指令によって各種の強電制御回路が制御される
ものである。
Reference numeral 6 denotes a turbocharger connected to the exhaust pipe 1b and the intake pipe 1a, which has a turbine 6b driven by exhaust gas energy and a compressor 6a for supercharging intake air,
A rotary electric machine 7 that operates as an electric motor or a generator is attached to a rotary shaft 6c that connects both of them. When the turbine 6b is rotationally driven by the exhaust energy, the rotating electric machine 7 is in a generator mode, the generated power is transmitted to the power converter 7a, and the vehicle-mounted battery 5a is charged by the operation of the power converter 7a. . In addition, power converter
7a is a rectifying / smoothing circuit that converts AC power into DC power, a converter circuit that freely converts the voltage of DC power, an inverter circuit that converts DC power into AC power whose frequency can be adjusted, and a booster circuit that boosts voltage using a transformer. Various high voltage control circuits such as a duty control circuit for controlling voltage and current using semiconductor control elements are provided, and various high voltage control circuits are controlled by a control command from the electronic control unit 5.

第1図は電力変換器7aの一部の詳細を示す回路ブロッ
ク図であり、インバータ回路や昇圧回路にてバッテリか
らの直流電力を交流電力に変換して所望する電圧に昇圧
させるものである。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing details of a part of the power converter 7a, in which an inverter circuit or a booster circuit converts DC power from a battery into AC power and boosts it to a desired voltage.

同図において、C1,C2は電流をオン/オフするチョッ
パー素子、Cnはコントローラで電子制御装置5の指令に
より、周波数変化自在の信号を送ってチョッパー素子を
駆動制御するもの、S1,S2は切換スイッチで電子制御装
置5からの指令により切換操作されるもの、T1,T2は変
圧器でそれぞれ所定の変圧比を有するもの、Caはキャパ
シタ、Dは整流器である。そして、切換スイッチS1,S2
がII位置に操作されると、コントローラCnの制御による
チョッパー素子C1の作動により、オン/オフされたバッ
テリ5aからの脈流電力は、電圧器T2により昇圧されて回
転電機7に印加され、回転電機7を電動機駆動してター
ボチャージャ7の過給作動を助勢することになり、切換
スイッチS1,S2がI位置に操作されると、チョッパー素
子C1からの脈流電力は変圧器T1により昇圧された後、整
流器D1およびキャパシタCaにて整流されてからチョッパ
ー素子C2により脈流となり、さらに変圧器T2により高電
圧に昇圧され、回転電機7には高電圧の電力が供給され
るよう構成されている。
In the figure, C 1 and C 2 are chopper elements that turn on / off the current, Cn is a controller that sends a variable frequency signal to drive and control the chopper element according to a command from the electronic control unit 5, S 1 , S 2 is a change-over switch which is switched according to a command from the electronic control unit 5, T 1 and T 2 are transformers each having a predetermined transformation ratio, Ca is a capacitor, and D is a rectifier. Then, the changeover switches S 1 , S 2
Is operated to the II position, the pulsating electric power from the battery 5a, which is turned on / off by the operation of the chopper element C 1 under the control of the controller Cn, is boosted by the voltage device T 2 and applied to the rotating electric machine 7. , The rotating electric machine 7 is driven by an electric motor to assist the supercharging operation of the turbocharger 7, and when the changeover switches S 1 and S 2 are operated to the I position, the pulsating flow power from the chopper element C 1 is transformed. After the voltage is boosted by the transformer T 1 , it is rectified by the rectifier D 1 and the capacitor Ca, then becomes a pulsating current by the chopper element C 2 , and is further boosted by the transformer T 2 to a high voltage. It is configured to be supplied with electric power.

なお、第2図における6dは回転軸6cに取付けられ回転
検出手段となるタービンセンサで、ターボチャージャ6
の回転数すなわち回転電機7の回転数を検出するもの、
7bは電圧センサで回転電機7の端子電圧を検出するもの
で、検出されたそれぞれからの信号は電子制御装置5に
送出されるものである。
Incidentally, 6d in FIG. 2 is a turbine sensor which is attached to the rotary shaft 6c and serves as a rotation detecting means.
For detecting the rotation speed of the rotating electric machine 7, that is, the rotation speed of the rotating electric machine 7,
7b is a voltage sensor for detecting the terminal voltage of the rotating electric machine 7, and the detected signals are sent to the electronic control unit 5.

電子制御装置5はマイクロコンピュータよりなり、前
述の各種のセンサからの信号などを入力して演算処理や
計数の比較などを行う中央処理装置、制御プログラムや
各種のデータを格納する各種メモリ装置、各種の信号を
受令したり制御指令を発令する入/出力装置などを有し
ている。
The electronic control unit 5 comprises a microcomputer, a central processing unit for inputting signals from the above-mentioned various sensors and performing arithmetic processing and comparison of counts, various memory devices for storing control programs and various data, various types. It has an input / output device and the like for receiving the signal of or for issuing the control command.

第3図は本実施例の作動の一例を示す処理フロー図で
あり、つぎに第3図を参照して本実施例の作動を説明す
る。
FIG. 3 is a process flow chart showing an example of the operation of the present embodiment. Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG.

まずステップ1にて回転電機7がエンジンの加速モー
ドかまたは電動機作動のモードのときは、タービンセン
サ6dの信号によりタービン回転数すなわち回転電機7の
回転数をステップ2で検出する。ステップ3では検出し
た回転数Nを所定の回転数Nuと比較し、N>Nuの場合は
高回転のため回転電機7の逆起電圧も高いので、ステッ
プ4に進んで切換スイッチS1,S2をI位置に切換え、変
圧器T1および変圧器T2の昇圧回路を使用することにな
る。また、検出した回転数NがNuに達しない場合はステ
ップ5に移行し切換スイッチS1,S2をII位置に切換え
て、変圧器T2の昇圧回路のみを使用して、回転電機7の
回転速度に対応することになる。
First, in step 1, when the rotary electric machine 7 is in the engine acceleration mode or the electric motor operating mode, the turbine rotation speed, that is, the rotation speed of the rotary electric machine 7 is detected in step 2 by the signal of the turbine sensor 6d. In step 3, the detected rotation speed N is compared with a predetermined rotation speed Nu. If N> Nu, the counter electromotive voltage of the rotating electric machine 7 is high because of high rotation, so the process proceeds to step 4 and the changeover switches S 1 , S 2 will be switched to the I position and the booster circuit of transformer T 1 and transformer T 2 will be used. If the detected number of revolutions N does not reach Nu, the process proceeds to step 5, where the selector switches S 1 and S 2 are switched to the II position, and only the booster circuit of the transformer T 2 is used to rotate the rotary electric machine 7. It corresponds to the rotation speed.

つぎにステップ6では電圧上昇の設定を行い、ステッ
プ7ではコントローラCnによりオン/オフの周期すなわ
ち交流周波数の設定を行い、インバータを作動させて回
転速度に対応した所望の高電圧の交流電力を供給し、電
動機作動の回転電機7を付勢することになる。
Next, in step 6, the voltage rise is set, and in step 7, the on / off cycle, that is, the AC frequency is set by the controller Cn, and the inverter is operated to supply the desired high voltage AC power corresponding to the rotation speed. Then, the rotating electric machine 7 that operates the electric motor is energized.

以上本発明を上記の一実施例によって説明したが、例
えば第4図に示すようにチョッパー素子C0より入力され
る変圧器T0の2次巻線にタップを設け、該タップを切換
スイッチS0によって回転速度に対応して切換えるよう
に、本発明の主旨の範囲内で種々の変形や応用が可能で
あり、これらの本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention has been described above with reference to the above-described embodiment. For example, as shown in FIG. 4, a tap is provided on the secondary winding of the transformer T 0 input from the chopper element C 0 , and the tap is connected to the changeover switch S. Various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention so as to switch according to the rotation speed by 0 , and these are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 本発明によれば、回転電機の回転数を回転検出手段に
より検出して、この回転信号に対応して回転電機への供
給電力の交流電圧を切換制御するので、回転電機が高速
回転時で逆起電圧が高電圧になった場合でも供給電圧を
上昇させて回転電機を付勢させ、ターボチャージャの過
給作動を助勢する効果が得られる。
(Effect of the Invention) According to the present invention, the rotation speed of the rotating electric machine is detected by the rotation detecting means, and the alternating voltage of the electric power supplied to the rotating electric machine is switched and controlled according to this rotation signal. Even when the counter electromotive voltage becomes a high voltage during high-speed rotation, the effect of increasing the supply voltage to energize the rotary electric machine and assist the supercharge operation of the turbocharger can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す回路ブロック図、第2
図は本発明を適用する回転電機付ターボチャージャの構
成ブロック図、第3図は本実施例の作動の一例を示す処
理フロー図、第4図は他の実施例を示す回路ブロック図
である。 1……エンジン、1c……エンジン回転センサ、5……電
子制御装置、5a……バッテリ、6……ターボチャージ
ャ、6d……タービンセンサ、7……回転電機、7a……電
力変換器。
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a turbocharger with a rotating electric machine to which the present invention is applied, FIG. 3 is a process flow chart showing an example of the operation of this embodiment, and FIG. 4 is a circuit block diagram showing another embodiment. 1 ... Engine, 1c ... Engine rotation sensor, 5 ... Electronic control device, 5a ... Battery, 6 ... Turbocharger, 6d ... Turbine sensor, 7 ... Rotating electric machine, 7a ... Power converter.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ターボチャージャに取付けた回転電機にバ
ッテリから電力を供給して過給作動を助成せしめるター
ボチャージャ用回転電機の電圧制御装置において、前記
回転電機の回転数を検出する回転検出手段と、該回転検
出手段からの回転信号に対応して、前記回転電機へ印加
するインバータの交流出力電圧を制御する制御手段を備
えたことを特徴とするターボチャージャ用回転電機の電
圧制御装置。
1. A voltage control device for a rotary electric machine for a turbocharger, which supplies electric power from a battery to a rotary electric machine attached to a turbocharger to assist supercharging operation, and a rotation detecting means for detecting a rotational speed of the rotary electric machine. A voltage control device for a rotary electric machine for a turbocharger, comprising control means for controlling an AC output voltage of an inverter applied to the rotary electric machine in response to a rotation signal from the rotation detecting means.
JP62313604A 1987-12-11 1987-12-11 Voltage control device for rotary electric machine for turbocharger Expired - Lifetime JP2504086B2 (en)

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