JP4466542B2 - Vehicle drive control device - Google Patents
Vehicle drive control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4466542B2 JP4466542B2 JP2005336944A JP2005336944A JP4466542B2 JP 4466542 B2 JP4466542 B2 JP 4466542B2 JP 2005336944 A JP2005336944 A JP 2005336944A JP 2005336944 A JP2005336944 A JP 2005336944A JP 4466542 B2 JP4466542 B2 JP 4466542B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- generator
- output
- motor
- operating point
- command value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Description
本発明は、交流モータで駆動輪を駆動する車両において、発電機の出力で交流モータを駆動する車両用駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle drive control device that drives an AC motor with an output of a generator in a vehicle that drives drive wheels with an AC motor.
従来の車両用駆動制御装置としては、従駆動軸を発電機の電力で駆動される直流モータで駆動し、この直流モータの界磁電流を制御することで駆動トルクを制御するというものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の車両用駆動制御装置にあっては、直流モータを適用してモータトルクを制御しているので、トルクアップをするためには直流モータの電機子電流を増加させる必要があるが、直流モータのブラシの寿命に限界があるため、電機子電流の増加に限界があり、質量の重い車両への適用が困難であったり4WD性能の向上が図れなかったりという未解決の課題がある。 However, in the above conventional vehicle drive control device, since the motor torque is controlled by applying a DC motor, it is necessary to increase the armature current of the DC motor in order to increase the torque. Since there is a limit in the life of brushes of DC motors, there is a limit in the increase in armature current, and there is an unresolved problem that it is difficult to apply to heavy vehicles or that 4WD performance cannot be improved. .
ところで、直流モータの代わりに交流モータ+インバータの構成を適用してモータトルクを制御することも考えられるが、一般に発電機の制御応答性は低く、インバータによるモータ制御の応答性は高いことが知られており、このような発電機とインバータとを組み合わせた場合、発電機の出力電圧と出力電流とは、電気負荷となるインバータの制御状態によって変動する可能性があるため、両者が協調して動作する必要がある。 By the way, it is conceivable to control the motor torque by applying an AC motor + inverter configuration instead of a DC motor. However, it is generally known that the control response of the generator is low and the motor control response by the inverter is high. When such a generator and an inverter are combined, the output voltage and output current of the generator may fluctuate depending on the control state of the inverter serving as an electric load. Need to work.
例えば、トルク指令が急減する過程では、発電機出力の減少が遅れ、発電機出力電圧が所定値(フェイル電圧)を超えることにより部品が破損する恐れがあるという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、発電機と交流モータとの組み合わせで、安定したモータトルク制御を行うことができる車両用駆動制御装置を提供することを目的としている。
For example, in the process in which the torque command rapidly decreases, there is an unresolved problem that the decrease in the generator output is delayed, and the component may be damaged when the generator output voltage exceeds a predetermined value (fail voltage).
Therefore, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and a vehicle drive control device capable of performing stable motor torque control by a combination of a generator and an AC motor. It is intended to provide.
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動制御装置は、界磁制御手段で交流モータが必要とするモータ必要電力に基づいて発電機の界磁を制御し、トルク指令値演算手段で、交流モータが必要とするモータ必要電力に基づいて交流モータのトルク指令値を演算し、モータ制御手段で、前記トルク指令値演算手段で演算したトルク指令値及び発電機の出力状態に基づいて、交流モータを制御する。
このとき、前記モータ制御手段は、発電機の出力電圧及び出力電流から決定する動作点を含む発電機出力特性線上で、電圧値が電圧上限値となる動作点に相当するトルクによって、前記トルク指令値に下限を設けるトルク指令値制限手段を有し、該トルク指令値制限手段で制限されたトルク指令値に基づいて前記交流モータを制御する。
In order to achieve the above object, the vehicle drive control device according to the present invention controls the field of the generator based on the required motor power required by the AC motor by the field control means, and the torque command value calculation means, A torque command value of the AC motor is calculated based on the required motor power required by the AC motor, and the motor control unit calculates the AC command based on the torque command value calculated by the torque command value calculation unit and the output state of the generator. Control the motor.
At this time, the motor control means uses the torque command on the generator output characteristic line including the operating point determined from the output voltage and output current of the generator, by the torque corresponding to the operating point at which the voltage value becomes the voltage upper limit value. Torque command value limiting means for providing a lower limit for the value is provided, and the AC motor is controlled based on the torque command value limited by the torque command value limiting means .
本発明によれば、発電機の出力電圧及び出力電流から決定する動作点を含む発電機出力特性線上で、電圧値が電圧上限値となる動作点に相当するトルクによって、トルク指令値に下限を設けるので、発電機の出力電圧が異常に上昇することを防止することができ、部品の破損を防止して安定したモータトルク制御を行うことができるという効果が得られる。 According to the present invention, on the generator output characteristic line including the operating point determined from the output voltage and output current of the generator, the torque command value has a lower limit by the torque corresponding to the operating point at which the voltage value becomes the voltage upper limit value. Therefore, it is possible to prevent the output voltage of the generator from rising abnormally, and it is possible to prevent the parts from being damaged and to perform stable motor torque control.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明を四輪駆動車両に適用した場合の概略構成図である。
この図1に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪1L、1Rが、内燃機関(熱機関)であるエンジン2によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪3L、3Rが、モータ4によって駆動可能な従駆動輪である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram when the present invention is applied to a four-wheel drive vehicle.
As shown in FIG. 1, in the vehicle of this embodiment, left and right
前記エンジン2の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。従って、サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジンの出力トルクを減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度調整が、エンジン2による前輪1L、1Rの加速スリップを抑制する駆動力制御となる。
For example, a main throttle valve and a sub-throttle valve are interposed in the intake pipe line of the
上記エンジン2の出力トルクTeは、トランスミッション及びデファレンスギヤ5を通じて左右前輪1L、1Rに伝達される。また、エンジン2の出力トルクTeの一部は、無端ベルト6を介して発電機7に伝達されることで、発電機7は、エンジン2の回転数Neにプーリ比を乗じた回転数Ngで回転する。
上記発電機7は、4WDコントローラ8によって調整される界磁電流Ifgに応じてエンジン2に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。この発電機7の発電電力の大きさは、回転数Ngと界磁電流Ifgとの大きさにより決定される。なお、発電機7の回転数Ngは、エンジン2の回転数Neからプーリ比に基づき演算することができる。
The output torque Te of the
The
図2は発電機7の界磁電流駆動回路の構造を示す図である。この回路は、図2(a)に示すように、界磁電流電源として車両の14Vバッテリ7aのような定電圧電源と発電機自身の出力電圧とを選択する構成を適用し、界磁電流電源のプラス側を界磁コイル7bに繋げて、トランジスタ7cをスイッチングするように構成されている。この場合、発電機出力がバッテリ電圧Vbを下回っている状態では、他励領域となってバッテリ電圧Vbが界磁コイル7bの電源となり、発電機出力が増加して出力電圧Vgがバッテリ電圧Vb以上となると、自励領域となって発電機の出力電圧Vgが選ばれて界磁コイル7bの電源となる。即ち、界磁電流値を発電機の電源電圧により増大することができるので、大幅な発電機出力の増加が可能である。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the field current drive circuit of the
なお、界磁電流駆動回路は、図2(b)に示すように界磁電流電源として車両の14Vバッテリ7aのみ(他励領域のみ)を適用するようにしてもよい。
発電機7が発電した電力は、ジャンクションボックス10及びインバータ9を介してモータ4に供給可能となっている。前記モータ4の駆動軸は、減速機11及びクラッチ12を介して後輪3L、3Rに接続可能となっている。なお、本実施形態のモータ4は交流モータである。また、図中の符号13はデファレンスギヤを示す。
In the field current drive circuit, only the
The electric power generated by the
ジャンクションボックス10内には、インバータ9と発電機7とを接続・遮断するリレーが設けられている。そして、このリレーが接続されている状態で、発電機7から図示しない整流器を介して供給された直流の電力は、インバータ9内で三相交流に変換されてモータ4を駆動する。
また、ジャンクションボックス10内には、発電電圧を検出する発電機電圧センサと、インバータ9の入力電流である発電電流を検出する発電機電流センサとが設けられ、これらの検出信号は4WDコントローラ8に出力される。また、モータ4の駆動軸にはレゾルバが連結されており、モータ4の磁極位置信号θを出力する。
In the
The
また、前記クラッチ12は、例えば湿式多板クラッチであって、4WDコントローラ8からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチを湿式多板クラッチとしたが、例えばパウダークラッチやポンプ式クラッチであってもよい。
また、各車輪1L、1R、3L、3Rには、車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRが設けられている。各車輪速センサ27FL、27FR、27RL、27RRは、対応する車輪1L、1R、3L、3Rの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として4WDコントローラ8に出力する。
The
Each
前記4WDコントローラ8は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、前記各車輪速度センサ27FL〜27RRで検出される車輪速度信号、ジャンクションボックス10内の電圧センサ及び電流センサの出力信号、モータ4に連結されたレゾルバの出力信号及びアクセルペダル(不図示)の踏込み量に相当するアクセル開度等が入力される。
The 4WD controller 8 includes an arithmetic processing unit such as a microcomputer, for example, and includes wheel speed signals detected by the wheel speed sensors 27FL to 27RR, output signals of voltage sensors and current sensors in the
4WDコントローラ8は、図3に示すように、目標モータトルク演算部8A、界磁制御手段としての発電機制御部8B、トルク指令値制限手段としての目標モータトルク決定部8C、モータ制御部8D、TCS制御部8E、クラッチ制御部8Fを備える。この図3において、目標モータトルク決定部8C及びモータ制御部8Dでモータ制御手段を構成している。
As shown in FIG. 3, the 4WD controller 8 includes a target motor
目標モータトルク演算部8Aは、4輪の車輪速度信号に基づいて算出される前後輪の車輪速度差とアクセルペダル開度信号とから、モータトルク指令値Ttを算出する。
図4は、目標モータトルク演算部8Aの詳細を示すブロック図である。先ず、前後回転差演算部81で、4輪の車輪速度信号Vfr〜Vrrに基づいて次式をもとに前後回転差ΔVを算出する。
ΔV=(Vfr+Vfl)/2−(Vrr−Vrl)/2 ………(1)
The target motor
FIG. 4 is a block diagram showing details of the target
ΔV = (Vfr + Vfl) / 2− (Vrr−Vrl) / 2 (1)
そして、前後回転差ΔVに基づいて、第1モータ駆動力演算部82で予め格納されたマップを参照し、第1モータ駆動力TΔVを算出して後述するセレクトハイ部に出力する。この第1モータ駆動力TΔVは、前後回転差ΔVが大きくなると共に比例的に大きく算出されるように設定されている。
車速演算部83では、4輪の車輪速度信号と車両が発生する総駆動力Fとをセレクトローして車速信号Vを算出する。ここで、総駆動力Fは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータトルク指令値Ttから推定される後輪駆動力との和によって求められる。
Then, based on the front-rear rotation difference ΔV, the map stored in advance by the first motor driving
The vehicle
第2モータ駆動力演算部84では、第2モータ駆動力Tvを算出する。具体的には、車速演算部83から出力された車速Vとアクセル開度Accとに基づいて、予め格納されたマップを参照して、算出する。この第2モータ駆動力Tvは、アクセル開度Accが大きくなるほど大きく、車速Vが大きくなるほど小さく算出されるように設定されている。
The second motor driving
次にセレクトハイ部85で、前記第1モータ駆動力演算部82から出力された第1モータ駆動力TΔVと、前記第2モータ駆動力演算部84から出力された第2モータ駆動力Tvとをセレクトハイした値を目標トルクTttとして後輪TCS制御部86に出力する。
そして、後輪速Vrl,Vrr、車速Vに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行って、モータ4のトルク指令値Ttを出力する。
Next, in the select
Then, based on the rear wheel speeds Vrl and Vrr and the vehicle speed V, rear wheel traction control control is performed by a known method, and a torque command value Tt of the
発電機制御部8Bは、後述するように、トルク指令値Ttから発電機7の界磁電流Ifgを制御する。
目標モータトルク決定部8Cは、後述するように、発電機7の出力電圧V及び出力電流Iからモータ4のトルク指令値Tmを演算し、モータ制御部8Dに出力する。
モータ制御部8Dは、トルク指令値Ttとは別の目標モータトルク決定部8Cから出力されるトルク指令値Tmとモータ回転速度Vmとから、図5に示す公知のベクトル制御を行う。そして、インバータ9に3相パワー素子のスイッチング制御信号を出力して3相交流電流を制御する。
The
The target motor
The
TCS制御部8Eは、エンジントルク制御コントローラ(ECM)からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Tet、前輪回転速度Vfr,Vfl、車速Vに基づいて、公知の方法によりECMに対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Teを送り返すことにより前輪トラクションコントロール制御を行う。
クラッチ制御部8Fは、上記クラッチ12の状態を制御し、4輪駆動状態と判定している間はクラッチ12を接続状態に制御する。
The
The
図6は、発電機7の発電制御を行う発電機制御部8Bの詳細を示すブロック図である。
この発電機制御部8Bは、モータ必要電力演算部101と、目標発電電力演算部102と、発電電力制限部103と、目標発電電力決定部104と、目標動作点設定部105と、発電電力制御部106とで構成され、発電機7の界磁電流Ifgを制御する。
FIG. 6 is a block diagram showing details of the
The
モータ必要電力演算部101は、前記目標モータトルク演算部8Aで算出されたトルク指令値Ttとモータ回転速度Vmとに基づいて、次式をもとにモータ4に必要な電力Pmを算出する。
Pm=Tt×Vm ………(2)
目標発電電力演算部102では、モータ必要電力演算部101から出力されるモータ必要電力Pmに基づいて、次式をもとに発電機7が出力すべき発電機必要電力Pgを算出する。
Pg=Pm/Иm ………(3)
ここで、Иmはモータ効率である。つまり、発電機必要電力Pgはモータ必要電力Pmよりモータ効率分多く出力しなければならないことになる。
Based on the torque command value Tt calculated by the target
Pm = Tt × Vm (2)
Based on the required motor power Pm output from the required motor
Pg = Pm / Иm (3)
Here, Иm is the motor efficiency. That is, the generator required power Pg must be output by the motor efficiency higher than the motor required power Pm.
発電電力制限部103では、発電電力の制限値PL1及びPL2を出力する。電力制限値PL1は、発電電力が発電機7を駆動するベルトの伝達可能トルクに応じて決まる電力を上回らないようにするための上限値であり、次式をもとに算出する。
PL1=Tb×ωg×Иg ………(4)
ここで、Tbはベルト伝達可能トルク、ωgは発電機7の回転速度、Иgは発電機効率であり、PL1はベルト伝達可能トルクがTbであるときに発電機7が発電可能な最大発電量に相当する。
The generated
PL1 = Tb × ωg × Иg (4)
Here, Tb is the torque that can be transmitted to the belt, ωg is the rotational speed of the
つまり電力制限値PL1は、図7(a)に示すように、発電機7の回転速度ωgが大きくなるにつれて比例的に大きく算出されることになる。
また、電力制限値PL2は、発電電力が、エンジンの負荷過大によるエンストや運転性劣化を起こす可能性のある電力を上回らないようにするための上限値である。この制限値PL2は、エンジントルク制御コントローラ(ECM)から与えられる。
That is, the power limit value PL1 is proportionally increased as the rotational speed ωg of the
The power limit value PL2 is an upper limit value for preventing the generated power from exceeding electric power that may cause engine stall or drivability deterioration due to excessive engine load. This limit value PL2 is given from an engine torque controller (ECM).
この電力制限値PL2は、図7(b)に示すように、発電機7の回転速度ωgが大きくなるほど、またアクセル開度Accが大きくなるほど大きく算出されることになる。
そして、目標発電電力演算部102及び発電電力制限部103の演算結果が目標発電電力決定部104に入力されて、発電機必要電力Pgと電力制限値PL1,PL2とがセレクトローされ、発電機の目標出力電力PGが算出される。
As shown in FIG. 7B, the power limit value PL2 is calculated to be larger as the rotational speed ωg of the
Then, the calculation results of the target generated
図7(c)は、発電機必要電力Pgと電力制限値PL1,PL2とのうち、発電機必要電力Pgが最も小さい場合を示しており、この場合、現在速度での発電機必要電力Pgが目標出力電力PGとして選択される。
目標動作点設定部105では、先ず目標発電電力決定部104から出力される目標出力電力PG即ちモータ使用可能電力に基づいて、次式をもとにモータトルク指令値Ttを算出する。
Tt=(PG×Иm)/Vm ………(5)
この上記(5)式に示す処理が、トルク指令値演算手段に対応している。
FIG. 7C shows a case where the generator required power Pg is the smallest of the generator required power Pg and the power limit values PL1 and PL2. In this case, the generator required power Pg at the current speed is The target output power PG is selected.
First, the target operating
Tt = (PG × Иm) / Vm (5)
The processing shown in the above equation (5) corresponds to the torque command value calculation means.
次に、このモータトルク指令値Ttを効率良く発生することができるインバータ9の入力電圧及び入力電流即ち発電機7の目標電圧Vt及び目標電流Itをモータ使用可能電力PGの範囲内で決定する。具体的には、図8に示すように、モータ使用可能電力PGに相当する電力一定線Pと、破線で示す最大効率動作点線ηとの交点を発電機7の目標動作点(Vt,It)として選定する。
Next, the input voltage and input current of the
一般に発電機効率は高電圧・低電流時が高く、モータ効率は微小電流時を除けば大きい変化がないことから、発電機効率とモータ効率とをあわせた総合効率の良い高電圧・低電流で動作することが望ましい。また、システムには上限電圧Vmax(例えば、60V)や上限電流Imax(インバータ素子の定格や発電機・モータの設計上決まる。例えば、30A)が存在するので、電圧が上限電圧Vmaxに近づいたら、電圧は略一定もしくは微増で電流値が増加する動作点が選ばれ、最終的には電流値増加も上限電流Imaxまでとなる。これらの動作点を連続した線が最大効率動作点線ηであり、この最大効率動作点線ηは予め格納しておく。 In general, the generator efficiency is high at high voltage and low current, and the motor efficiency does not change much except when it is at a very low current. It is desirable to work. Further, since the system has an upper limit voltage V max (for example, 60 V) and an upper limit current I max (determined by the inverter element rating and the generator / motor design. For example, 30 A), the voltage becomes the upper limit voltage V max . When approaching, an operating point at which the current value increases with a substantially constant or slight increase in voltage is selected, and eventually the current value increases up to the upper limit current I max . The continuous line of these operating points is the maximum efficiency operating dotted line η, and this maximum efficiency operating dotted line η is stored in advance.
そして、このようにして求められた目標電圧Vtが発電電力制御部106に入力され、発電電力制御部106で発電機7の出力電圧Vが目標電圧Vtとなるように界磁電流Ifgを制御する。
この図6において、目標動作点設定部105が目標動作点設定手段に対応し、発電電力制御部106が発電機出力制御手段に対応している。
The target voltage Vt thus obtained is input to the generated
In FIG. 6, the target operating
図9は、第1の実施形態における発電電力制御部106を示すブロック図である。この第1の実施形態における発電電力制御部106では、目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差が零となるように、実際の発電機界磁電流Ifgをモニタしながら発電機界磁電流値をフィードバックするものである。
先ず、発電機電圧センサからの出力電圧Vと目標電圧Vtとの偏差ΔVがPID制御部121に入力され、PID制御部121は、偏差ΔVが零となるような目標界磁電流Iftを出力する。
FIG. 9 is a block diagram illustrating the generated
First, the deviation ΔV between the output voltage V from the generator voltage sensor and the target voltage Vt is input to the PID control unit 121, and the PID control unit 121 outputs the target field current Ift such that the deviation ΔV becomes zero. .
本実施形態では、界磁電流検出手段としての界磁電流センサを設けて実際の発電機界磁電流Ifgを検出する。そして、界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ifgと目標界磁電流Iftとの偏差ΔIfを求めてPID制御部122に出力する。PID制御部122は、偏差ΔIfが零となるように実界磁電流Ifgを制御する。
これにより、発電機7の出力電圧Vは目標電圧Vtに一致することになる。つまり、発電機7の出力電圧V及び出力電流Iから決定される現在の動作点が目標動作点に一致し、発電機7は、モータ4が必要とする電力Pmから算出される発電機7が出力すべき目標出力電力PGに応じたトルク指令値Ttを、効率良く発生することができる動作点で作動されることになる。
In the present embodiment, a field current sensor as a field current detection means is provided to detect the actual generator field current Ifg. Then, a deviation ΔIf between the actual field current Ifg detected by the field current sensor and the target field current Ift is obtained and output to the
Thereby, the output voltage V of the
図10は、図3の目標モータトルク決定部8Cの詳細を示すブロック図である。
この目標モータトルク決定部8Cは、発電機7の出力可能特性線Stと発電機7が安定に動作することができる安定動作領域の境界線η0との交点の電力、所謂出力可能電力Pablを算出し、この出力可能電力Pablに相当する出力可能モータトルクTabl0を出力する出力可能モータトルク算出部201を備える。
FIG. 10 is a block diagram showing details of the target motor
This target motor
ここで、出力可能特性線Stとは、発電機の回転速度と界磁電流とをパラメータとした発電機の出力特性を示す線であり、ある回転速度である界磁電流が与えられているとき、発電機はこの出力可能特性線St上の電圧・電流を発生する。また、双曲線状の曲線Pはあるトルク指令値に相当する電力一定線である。また、安定境界線η0は、発電機7の界磁電流毎の出力可能特性線St上における最大出力電力を夫々結んだ電圧−電流の関係の線であり、エンジン回転数毎に予め格納しておく。
Here, the output possible characteristic line St is a line indicating the output characteristics of the generator with the rotation speed of the generator and the field current as parameters, and when a field current having a certain rotation speed is given. The generator generates a voltage / current on the output possible characteristic line St. A hyperbolic curve P is a constant power line corresponding to a certain torque command value. The stable boundary line η 0 is a voltage-current relationship line connecting the maximum output power on the output possible characteristic line St for each field current of the
さらに、この目標モータトルク決定部8Cは、前記出力可能モータトルクTabl0と前記(5)式をもとに算出されたモータトルク指令値Ttとをセレクトローするセレクトロー部202と、発電機7の出力可能特性線Stと電圧上限値としてのフェイル電圧Vmax(例えば、60V)との交点の電力、所謂最低出力電力Pminを算出し、この最低出力電力Pminに相当する最低出力モータトルクTminを出力する最低出力モータトルク算出部203と、セレクトロー部202で選択された最終的な出力可能モータトルクTablと最低出力モータトルクTminとをセレクトハイするセレクトハイ部204とを備える。
Further, the target motor
このような構成により、モータ必要電力に基づいて算出されるモータトルク指令値(車両要求トルク)Ttを、出力可能特性線Stと安定境界線η0との交点、即ち出力可能特性線St上で出力電力が最大となる動作点に相当する出力可能モータトルクTablを上限値、出力可能特性線St上で電圧値がフェイル電圧Vmaxとなる動作点に相当する最低出力モータトルクTminを下限値として制限することになる。 With such a configuration, the motor torque command value (vehicle required torque) Tt calculated based on the required motor power is calculated on the intersection of the output possible characteristic line St and the stable boundary line η 0 , that is, on the output possible characteristic line St. The output possible motor torque Tabl corresponding to the operating point at which the output power becomes maximum is the upper limit value, and the minimum output motor torque Tmin corresponding to the operating point at which the voltage value is the fail voltage V max on the output possible characteristic line St is set as the lower limit value. Will limit.
言い換えると、発電機7の出力電圧V及び出力電流Iから決定する動作点を含む出力可能特性線St上で安定動作領域内にある動作点で、発電機7が動作するようにするためのモータ4のトルク指令値Tmが演算されることになる。このとき、出力可能特性線St上の動作点のうち、電圧値がフェイル電圧Vmaxを下回り、且つ出力電力が最大となる動作点より電圧値が上回る動作点を、安定動作領域内にある動作点としている。
In other words, the motor for causing the
図11は、目標モータトルク決定部8Cで実行されるモータトルク指令値算出処理を示すフローチャートであり、先ず、ステップS1で各種データが読み込まれる。具体的には、発電機7の出力電圧V及び出力電流I、エンジン回転数Ne、モータ回転速度Vm、発電機制御部8Bで算出されたモータトルク指令値Ttが読み込まれる。
次に、ステップS2に移行して、発電機7の出力電圧V及び出力電流I、エンジン回転数Neから、発電機7が現在出力している界磁電流を推定し、出力可能特性線Stを算出する。
FIG. 11 is a flowchart showing a motor torque command value calculation process executed by the target motor
Next, the process proceeds to step S2, where the field current currently output by the
次に、ステップS3では、前記ステップS2で算出された出力可能特性線St上で電圧値が電圧上限値となる動作点、即ち出力可能特性線Stとフェイル電圧Vmaxとの交点の電圧及び電流を検出し、これらの検出値から最低出力電力Pminを算出してからステップS4に移行する。このようにして算出される最低出力電力Pminは、発電機7が最低限出力する必要がある電力となる。
ステップS4では、前記最低出力電力Pmin、モータ効率Иm及びモータ回転速度Vmに基づいて、次式をもとに最低出力電力Pminに相当する最低出力モータトルクTminを算出する。
Tmin=(Pmin×Иm)/Vm ………(6)
Next, in step S3, the operating point of the voltage value on the output possible characteristic line St that is calculated at step S2 is the voltage upper limit value, i.e. the voltage at the intersection of the output possible characteristic line St and fail voltage V max and current , And the minimum output power Pmin is calculated from these detected values, and then the process proceeds to step S4. The minimum output power Pmin calculated in this way is the power that the
In step S4, a minimum output motor torque Tmin corresponding to the minimum output power Pmin is calculated based on the following equation based on the minimum output power Pmin, the motor efficiency Иm, and the motor rotation speed Vm.
Tmin = (Pmin × Иm) / Vm (6)
次に、ステップS5では、出力可能特性線St上で電力値が最大電力値となる動作点、即ち出力可能特性線Stと安定境界線η0との交点の電圧及び電流を検出し、これらの検出値から出力可能電力Pablを算出してからステップS6に移行する。
ステップS6では、前記出力可能電力Pabl、モータ効率Иm及びモータ回転速度Vmに基づいて、次式をもとに出力可能電力Pablに相当する出力可能モータトルクTabl0を算出する。
Tabl0=(Pabl×Иm)/Vm ………(7)
Next, in step S5, the operating point at which the power value reaches the maximum power value on the output possible characteristic line St, that is, the voltage and current at the intersection of the output possible characteristic line St and the stable boundary line η 0 are detected. After calculating the output possible power Pabl from the detected value, the process proceeds to step S6.
In step S6, based on the output possible electric power Pabl, the motor efficiency Иm, and the motor rotation speed Vm, the output possible motor torque Tabl 0 corresponding to the output possible electric power Pabl is calculated based on the following equation.
Table 0 = (Pabl × Иm) / Vm (7)
次いで、ステップS7に移行して、前記ステップS6で算出した出力可能モータトルクTabl0と、発電機制御部8Bで前記(5)式をもとに算出されたモータトルク指令値Ttとをセレクトローして、最終的な出力可能モータトルクTablを算出し、ステップS8に移行する。
Tabl=min(Tabl0,Tt) ………(8)
Next, the process proceeds to step S7, where the output possible motor torque Tabl 0 calculated in the step S6 and the motor torque command value Tt calculated based on the equation (5) by the
Tabl = min (Table 0 , Tt) (8)
ステップS8では、前記ステップS4で算出した最低出力モータトルクTminと、前記ステップS7で算出した最終的な出力可能モータトルクTablとをセレクトハイして、モータトルク指令値Tmを算出する。
Tm=max(Tmin,Tabl) ………(9)
次に、ステップS9では、前記ステップS8で算出したモータトルク指令値Tmを、モータ制御部8Dに出力してからモータトルク指令値算出処理を終了する。
In step S8, the minimum output motor torque Tmin calculated in step S4 and the final outputtable motor torque Tabl calculated in step S7 are selected high to calculate a motor torque command value Tm.
Tm = max (Tmin, Tabl) (9)
Next, in step S9, the motor torque command value Tm calculated in step S8 is output to the
ところで、一般に発電機の制御応答性は低く、インバータによるモータ制御の応答性は高いことが知られており、このような発電機とインバータとを組み合わせた場合、従来装置では、例えばトルク指令が急減する過程で発電機出力の減少が遅れ、発電機出力電圧が所定値(フェイル電圧)を超える場合がある。これを、図12をもとに説明する。
図12(a)は、発電機7の出力即ちインバータ9の入力における動作点(電圧・電流)を示す図である。
By the way, it is generally known that the control response of the generator is low and the response of the motor control by the inverter is high. When such a generator and an inverter are combined, in the conventional device, for example, the torque command decreases rapidly. In the process, the decrease in the generator output is delayed, and the generator output voltage may exceed a predetermined value (fail voltage). This will be described with reference to FIG.
FIG. 12A is a diagram showing the operating point (voltage / current) at the output of the
今、発電機7の動作点が出力可能特性線St0とトルク指令値T1に相当する電力一定線P0との交点a0にあり、図12(b)に示すように、時刻t0でトルク指令値がT1からT2に減少したものとする。この場合、発電機7は、このトルクをモータ4が発生できるような動作点に向かって界磁電流Ifgを減少させ(図12(e))、発電電力を下げていく。一方、モータとインバータによるモータ制御は、前述したように応答性が良いため、発電機の現在の出力可能特性線上で早くトルク指令値を出力するように動作点を動かしてしまう。
Now, the operating point of the
つまり、発電機の界磁電流Ifgが減少する前に、動作点が、出力可能特性線St0上でトルク指令値T2を出力できる動作点、即ち出力可能特性線St0とトルク指令値T2に相当する電力一定線P1との交点である動作点a1へ動く。
このように、動作点は図中左上に向かい、高電圧・低電流の動作点となる。そして、時刻t1でシステムの上限電圧(フェイル電圧)Vmaxを超えてしまい、このように高電圧フェイルとなると、部品の破損等が発生するという問題がある。
That is, before the field current Ifg of the generator decreases, the operating point corresponds to the operating point at which the torque command value T2 can be output on the output possible characteristic line St0, that is, the output possible characteristic line St0 and the torque command value T2. It moves to the operating point a1, which is the intersection with the constant power line P1.
In this way, the operating point moves to the upper left in the figure, and becomes an operating point of high voltage and low current. At time t1, the upper limit voltage (fail voltage) V max of the system is exceeded, and when such a high voltage fail occurs, there is a problem that parts are damaged.
これに対して本実施形態では、各時刻での発電機7の出力電圧及び出力電流をモニタし、その時の発電機7の出力可能特性線上で高電圧フェイルにならないトルク指令値でモータを動かすようにすることで、部品の破損等の問題が発生することを防止する。
図13(a)に示すように、発電機動作点が出力可能特性線St0上の点a0であるとき、時刻t0でトルク指令値T1からトルク指令値T2に減少したものとする。この場合、発電機制御部8Bでは、発電機動作点が目標動作点(Vt,It)となるように界磁電流Ifgの減少制御が行われる(図13(e))。
On the other hand, in this embodiment, the output voltage and output current of the
As shown in FIG. 13A, when the generator operating point is a point a0 on the output possible characteristic line St0, it is assumed that the torque command value T1 is decreased to the torque command value T2 at time t0. In this case, the
また、目標モータトルク決定部8Cでは、図11のステップS3で出力可能特性線St0とフェイル電圧Vmaxとの交点の電圧値及び電流値から、最低出力電力Pminが算出され、ステップS4で最低出力電力Pminに相当する最低出力モータトルクTminが算出される。本来必要なモータトルク指令値T2とステップS6で算出される出力可能モータトルクTabl0とでは、モータトルク指令値T2の方が小さいため、ステップS7でモータトルク指令値T2が最終的な出力可能モータトルクTablとして設定される。そして、最低出力モータトルクTminと出力可能モータトルクTabl(=T2)とでは、最低出力モータトルクTminの方が大きいため、ステップS8の前記(9)式に示すセレクトハイの結果により、最低出力電力Pminがトルク指令値Tm(=T1’>T2)として設定され、このトルク指令値Tmでモータ4が制御される。このように、トルク指令値に、上限を出力可能モータトルクTabl0、下限を最低出力モータトルクTminとする制限値を設けることで、発電機動作点は出力可能特性線St上で安定動作領域内にある動作点a2となる。
Also, the target motor
その後、発電機7の界磁電流Ifgが徐々に減少すると出力可能特性線Stも変化し、この発電機の応答にあわせて出力可能特性線Stとフェイル電圧Vmaxとの交点の電力値から算出される最低出力モータトルクTminも減少する。そして、時刻t2で最低出力モータトルクTminが本来必要なモータトルク指令値T2より小さくなると、ステップS8でモータトルク指令値T2がトルク指令値Tmとして設定され、このトルク指令値Tmでモータ4が制御される。
Thereafter, when the field current Ifg of the
したがって、図13(b)の実線で示すように、図12に示す従来装置と比較して実駆動力がトルク指令値T2に到達するまでの時間は長いが、図13(d)に示すように常に高電圧フェイルにならない動作点で作動することができる。
また、トルク指令値がT1から出力可能モータトルクTabl0より大きいT3(図示せず)に急増したものとすると、ステップS7のセレクトローの結果により出力可能モータトルクTabl0が最終的な出力可能モータトルクTablとして設定される。そして、ステップS8の前記(9)式に示すセレクトハイの結果により、出力可能モータトルクTablがトルク指令値Tm(<T3)として設定され、このトルク指令値Tmでモータ4が制御される。このとき、発電機動作点は、出力可能特性線St上で安定動作領域にある動作点a3となる。
Therefore, as shown by the solid line in FIG. 13B, the time until the actual driving force reaches the torque command value T2 is longer than that in the conventional apparatus shown in FIG. 12, but as shown in FIG. 13D. It is possible to operate at an operating point that does not always result in a high voltage failure.
Further, when the torque command value is assumed to have jumped to the output enable motor torque Tabl 0 greater than T3 (not shown) from T1, the output enable motor torque Tabl 0 as a result of the select low in step S7 is the final possible output motor Set as torque Tabl. Then, the output possible motor torque Tabl is set as the torque command value Tm (<T3) according to the result of the select high shown in the equation (9) in step S8, and the
つまり、トルク指令値(本来必要なトルク)が下限値である最低出力モータトルクTminから上限値である出力可能モータトルクTabl0までの領域にあるときには、そのトルク指令値でモータ4が制御され、トルク指令値が最低出力モータトルクTminを下回っているときには、最低出力モータトルクTminでモータ4が制御され、トルク指令値が出力可能モータトルクTabl0を上回っているときには、出力可能モータトルクTabl0でモータ4が制御されることになる。
That is, when the torque command value (originally required torque) is in the region from the minimum output motor torque Tmin, which is the lower limit value, to the output possible motor torque Tabl 0, which is the upper limit value, the
このように、上記第1の実施形態では、モータが必要とする電力から発電機の界磁電流を制御し、現在の発電機の出力電圧及び出力電流からモータを制御することで、発電機への指令値とモータへの指令値を異なる構成とするので、応答性の低い発電機制御と応答性の高いモータ制御との組み合わせであっても、制御系が発散したり、非常に悪い効率で作動したりすることを抑制することができる。 As described above, in the first embodiment, the field current of the generator is controlled from the power required by the motor, and the motor is controlled from the output voltage and output current of the current generator. Because the command value for the motor and the command value for the motor are configured differently, the control system diverges or the efficiency is very poor even when the generator control with low response and the motor control with high response are combined. It can suppress operating.
また、発電機の状態に基づいて、この発電機が安定動作領域で動作するようにモータを制御するので、モータのトルク指令値が急激に変化する場合であっても、常に発電機の動作点は安定動作領域に留まることになるので、発電機の動作点が低電圧・大電流の不安定領域に落ち込んだり、高電圧のフェイル領域にかかったりすることを防止することができる。 In addition, since the motor is controlled so that the generator operates in the stable operation region based on the state of the generator, the operating point of the generator is always maintained even when the torque command value of the motor changes rapidly. Therefore, it is possible to prevent the operating point of the generator from falling into an unstable region of low voltage and large current, or from being applied to a high voltage fail region.
さらに、現在の発電機の出力可能特性線と高電圧フェイル閾値との交点の動作点に基づいて算出される最低出力モータトルクと、本来必要なモータトルク指令値とをセレクトハイすることで、目標モータトルクに下限を設けてモータを制御するので、トルク指令値が急減する過程において、発電機の出力電圧が異常に上昇することなく、部品の破損等の問題が発生することを確実に防止することができる。 Furthermore, by selecting the minimum output motor torque calculated based on the operating point of the intersection of the current generator output possible characteristic line and the high voltage fail threshold and the originally required motor torque command value, the target is obtained. Since the motor is controlled by setting a lower limit on the motor torque, the output voltage of the generator does not rise abnormally in the process where the torque command value rapidly decreases, and it is possible to reliably prevent problems such as component damage. be able to.
また、現在の発電機の出力可能特性線と安定境界線との交点の動作点に基づいて算出される出力可能モータトルクと、本来必要なモータトルク指令値とをセレクトローすることで、目標モータトルクに上限を設けてモータを制御するので、トルク指令値が急増する過程において、低電圧・大電流の電気効率の悪い動作点で発電機が使われることを確実に防止することができる。 In addition, the target motor can be selected by selecting low the output possible motor torque calculated based on the operating point of the intersection of the current generator output possible characteristic line and the stable boundary line and the originally required motor torque command value. Since the motor is controlled by setting an upper limit for the torque, it is possible to reliably prevent the generator from being used at an operating point with a low voltage and a large current, which has a poor electrical efficiency, in the process of rapidly increasing the torque command value.
さらにまた、発電機の界磁電流をモニタしておき、この実界磁電流が目標界磁電流に追従するようにフィードバック制御するので、確実に出力電圧を目標電圧に追従させることができる。
なお、上記第1の実施形態においては、フェイル電圧Vmaxをシステムの上限電圧である60Vに設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、システムの上限電圧に対して余裕を持たせ、例えば55V程度に設定するようにしてもよい。
Furthermore, since the field current of the generator is monitored and feedback control is performed so that the actual field current follows the target field current, the output voltage can surely follow the target voltage.
In the above first embodiment has explained the case to set 60V is the upper limit voltage of the fail voltage V max system, not limited to this, a margin for the upper limit voltage of the system For example, it may be set to about 55V.
また、上記第1の実施形態においては、発電電力制御部106で発電機7の実界磁電流Ifgをモニタしながら目標界磁電流Iftに追従させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図14に示すように、目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差が零となるように、発電機界磁電流をPWM制御するようにしてもよい。この場合、先ず目標電圧Vtと出力電圧Vとの偏差ΔVをPID制御部123に出力する。
In the first embodiment, the case where the generated
PID制御部123は、偏差ΔVに応じて、発電機7の界磁電流駆動回路のPWMデューティ比Dを制御する。具体的には、Vt>VであるときPWMデューティ比Dを増加し、Vt<VであるときPWMデューティ比Dを減少する。
例えば、以下のようなPID制御を施す。
D=α×(Vt−V)+β×∫(Vt−V) ………(10)
The
For example, the following PID control is performed.
D = α × (Vt−V) + β × ∫ (Vt−V) (10)
図15はPWMデューティ比Dと界磁電流Ifgとの関係を示す特性図であり、横軸はPWMデューティ比D、縦軸は界磁電流Ifgである。この特性図に示すように、デューティ比Dが0%のとき界磁電流Ifgは流れず、デューティ比Dが100%に近づくにつれて界磁電流Ifgはたくさん流れるようになっている。
また、この特性は、界磁電源電圧Vfが大きいほど傾きが大きく、界磁コイルの抵抗が小さいほど傾きが大きくなるようになっており、発電機出力電圧Vgがバッテリ電圧Vb以下であるときIfg=a×Dで表され、Vg>VbであるときIfg=a×Vf×Dで表される。ここでaは定数である。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between the PWM duty ratio D and the field current Ifg. The horizontal axis represents the PWM duty ratio D, and the vertical axis represents the field current Ifg. As shown in this characteristic diagram, when the duty ratio D is 0%, the field current Ifg does not flow, and as the duty ratio D approaches 100%, a lot of the field current Ifg flows.
This characteristic is such that the greater the field power supply voltage Vf, the greater the slope, and the smaller the field coil resistance, the greater the slope. If the generator output voltage Vg is less than or equal to the battery voltage Vb, Ifg = A × D, and when Vg> Vb, Ifg = a × Vf × D. Here, a is a constant.
このようにして出力されたPWMデューティ比DをPWM駆動部124で制御することで、界磁電流Ifgを制御することができ、結果として発電機7の出力電圧Vが目標電圧Vtとなるように制御することができる。
これにより、界磁電流の電圧変動や界磁コイルの抵抗値変動等による界磁電流制御の誤差要因を全部含めて、出力電圧と目標電圧の大きいループで制御することができるので、界磁電流センサを設ける必要がなくなり、コストを削減することができる。
この図14の処理において、PID制御部123及びPWM駆動部124の処理がデューティ比制御手段に対応している。
By controlling the PWM duty ratio D thus output by the
As a result, it is possible to control in a loop with a large output voltage and target voltage, including all error factors of field current control due to variations in field current voltage and field coil resistance value. There is no need to provide a sensor, and the cost can be reduced.
In the process of FIG. 14, the processes of the
なお、図16に示すように、発電電力制御部106で界磁電源電圧VfとPWMデューティ比Dとの乗算値をフィードバック制御するようにしてもよい。この場合、出力電圧Vと目標電圧Vtとの偏差ΔVがPID制御部125に入力され、下記(11)式に示すPID制御を施してPWMデューティ比Dを出力する。
Vf×D=α×(Vt−V)+β×∫(Vt−V)
D={α×(Vt−V)+β×∫(Vt−V)}/Vf ………(11)
As shown in FIG. 16, the generated
Vf × D = α × (Vt−V) + β × ∫ (Vt−V)
D = {α × (Vt−V) + β × ∫ (Vt−V)} / Vf (11)
前述したように、Vg>Vbにおいて界磁電流Ifg=a×Vf×Dであり、この関係から(Vf×D)を界磁電流Ifgと見立ててフィードバック制御することが可能となる。つまり、界磁電源電圧VfとPWMデューティ比Dとの積をフィードバック制御することで、実質的に界磁電流Ifgをフィードバック制御しているような制御効果を得ることができる。また、界磁電源電圧Vfが大きい領域では、PWMデューティ比の重みを低電圧時と比べて小さく設定することができるので、界磁電源電圧の大きさを考慮した適切な制御を行うことができる。 As described above, when Vg> Vb, the field current Ifg = a × Vf × D. From this relationship, it is possible to perform feedback control assuming that (Vf × D) is the field current Ifg. That is, by performing feedback control of the product of the field power supply voltage Vf and the PWM duty ratio D, it is possible to obtain a control effect such that the field current Ifg is substantially feedback controlled. Further, in the region where the field power supply voltage Vf is large, the weight of the PWM duty ratio can be set smaller than that at the time of low voltage, so that appropriate control in consideration of the magnitude of the field power supply voltage can be performed. .
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態は、発電機制御部8Bで発電機の現在の出力可能特性線が目標とする出力可能特性線となるようにフィードバック制御するようにしたものである。
すなわち、第2の実施形態における発電機制御部8Bを図17に示すように、図6に示す目標動作点設定部105を、目標出力電力PGから目標動作点を含む出力可能特性線StのV軸切片V0tを出力する目標動作点設定部107に置換し、現在の動作点(V,I)を含む出力可能特性線SのV軸切片V0を出力する現在動作点検出部108を追加し、発電電力制御部106を、現在動作点検出部108で検出したV軸切片V0が目標動作点設定部107で設定した目標V軸切片V0tとなるように制御する発電電力制御部109に置換したことを除いては図6と同様の処理を行い、図6と同様の処理を行う部分には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the
That is, as shown in FIG. 17 for the
目標動作点設定部107では、前述した目標動作点設定部105と同様に、先ず目標発電電力決定部104から出力される目標出力電力PG即ちモータ使用可能電力に基づいて、前記(5)式をもとにモータトルク指令値Ttを算出する。次に、前述した図8に示すように、モータ使用可能電力PGに相当する電力一定線Pと、最大効率動作点線ηとの交点を発電機7の目標動作点(Vt,It)として選定する。
In the target operating
そして、図18に示す目標動作点(Vt,It)を含む出力可能特性線Stの目標V軸切片V0tを算出する。具体的には、目標電圧Vt及び目標電流Itをもとに、出力可能特性線Stの線形近似式Vt=−a×It+V0tに基づいて、目標V軸切片V0tを算出する。
現在動作点検出部108では、図18に示す現在の動作点(V,I)を含む出力可能特性線SのV軸切片V0を算出する。具体的には、現在の電圧V及び電流Iをもとに、出力可能特性線Sの線形近似式V=−a×I+V0に基づいて、V軸切片V0を算出する。
Then, a target V-axis intercept V 0 t of the output possible characteristic line St including the target operating point (Vt, It) shown in FIG. 18 is calculated. Specifically, based on the target voltage Vt and the target current It, the target V-axis intercept V 0 t is calculated based on the linear approximate expression Vt = −a × It + V 0 t of the output possible characteristic line St.
The current operating
発電電力制御部109では、V軸切片V0と目標V軸切片V0tとの大小関係に応じて、発電機7の界磁電流Ifgの増減を制御する。
例えば、インバータ側の入力インピーダンスの変動により電圧及び電流が変化しても、その電圧及び電流は発電機の出力可能特性線上を動くので、V軸切片が変化することはない。したがって、V軸切片V0を目標V軸切片V0tに一致させることで、現在の出力可能特性線Sと目標の出力可能特性線Stとの差をなくすようにする。
ところで、現在の出力可能特性線Sと目標の出力可能特性線Stとの差をなくす方法として、出力可能特性線SとStとの関係を非線形マップにより比較することも考えられるが、実際に制御する領域では、出力可能特性線は単調減少であることから、線形近似で行う方法で実用上十分である。
The generated
For example, even if the voltage and current change due to fluctuations in the input impedance on the inverter side, the voltage and current move on the output possible characteristic line of the generator, so the V-axis intercept does not change. Therefore, by matching the V-axis intercept V 0 to the target V-axis intercept V 0 t, to eliminate the difference between the output possible characteristic line St of the current output possible characteristic line S and target.
By the way, as a method of eliminating the difference between the current output possible characteristic line S and the target output possible characteristic line St, it is possible to compare the relationship between the output possible characteristic line S and St using a non-linear map. In such a region, the output possible characteristic line is monotonously decreased, and therefore, a method using linear approximation is practically sufficient.
図19は、発電電力制御部109の詳細を示すブロック図である。
先ず、目標動作点設定部107からの目標V軸切片V0tと現在動作点検出部108からのV軸切片V0との偏差ΔV0がPID制御部126に入力され、PID制御部126は、偏差ΔV0が零となるような目標界磁電流Iftを出力する。
そして、界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ifgと目標界磁電流Iftとの偏差ΔIfを求めてPID制御部127に出力する。PID制御部127は、偏差ΔIfが零となるように実界磁電流Ifgを制御する。
FIG. 19 is a block diagram showing details of the generated
First, the deviation [Delta] V 0 and V-axis intercept V 0 which from the target V-axis intercept V 0 t and the current operating
Then, a deviation ΔIf between the actual field current Ifg detected by the field current sensor and the target field current Ift is obtained and output to the
これにより、V軸切片V0は目標V軸切片V0tに一致することになる。
このように、上記第2の実施形態では、発電機の出力可能特性線に着目し、目標の動作点を含む出力可能特性線と現在の動作点を含む出力可能特性線との差がなくなるように、発電機の界磁電流をフィードバックするので、安定した発電機制御を行うことができる。
また、現在の出力可能特性線のV軸切片が目標の出力可能特性線のV軸切片となるように発電機の界磁電流を制御するので、インバータ側の入力インピーダンスの変動に対して影響を受けることなく、安定した発電機制御を行うことができる。
As a result, the V-axis intercept V 0 matches the target V-axis intercept V 0 t.
Thus, in the second embodiment, focusing on the output possible characteristic line of the generator, the difference between the output possible characteristic line including the target operating point and the output possible characteristic line including the current operating point is eliminated. In addition, since the field current of the generator is fed back, stable generator control can be performed.
In addition, since the field current of the generator is controlled so that the V-axis intercept of the current output-possible characteristic line becomes the V-axis intercept of the target output-possible characteristic line, it affects the fluctuation of the input impedance on the inverter side. Stable generator control can be performed without receiving.
なお、上記第2の実施形態においては、発電電力制御部109で発電機7の実界磁電流Ifgをモニタしながら目標界磁電流Iftに追従させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前述した図14と同様に、発電機界磁電流をPWM制御するようにしてもよい。この場合、目標V軸切片V0tとV軸切片V0との偏差が零となるように制御する。
また、前述した図16と同様に、発電電力制御部109で界磁電源電圧VfとPWMデューティ比Dとの乗算値をフィードバック制御するようにしてもよい。この場合、目標V軸切片V0tとV軸切片V0との偏差にPID制御を施すようにする。
In the second embodiment, the case where the generated
Similarly to FIG. 16 described above, the generated
次に、本発明の動作について図20をもとに説明する。
この図20において、(a)はアクセル開度Acc、(b)は車速信号V、(c)はエンジン指令トルクTe、(d)はトルク指令値Tt、(e)はモータ必要電力Pm及び発電機7の目標出力電力PG、(f)は界磁電流制御におけるPWMデューティ比Dである。
アクセル開度が図20(a)に示すように減少する方向に変化すると、前輪速Vfr,Vflは図20(b)の破線に示すように変化し、後輪速Vrr,Vrlは図20(b)の一点鎖線に示すように変化し、結果として車速Vは図20(b)の実線に示すように変化する。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 20, (a) is the accelerator opening Acc, (b) is the vehicle speed signal V, (c) is the engine command torque Te, (d) is the torque command value Tt, (e) is the motor required power Pm and power generation. The target output power PG, (f) of the
When the accelerator opening changes in a decreasing direction as shown in FIG. 20A, the front wheel speeds Vfr and Vfl change as shown by the broken lines in FIG. 20B, and the rear wheel speeds Vrr and Vrl change as shown in FIG. b) changes as indicated by the one-dot chain line, and as a result, the vehicle speed V changes as indicated by the solid line in FIG.
また、ECMがアクセル開度等から決定するトルクデマンド信号Tetは図20(c)の破線に示すようになり、TCS制御部8Eの前輪トラクションコントロール制御により変調されたトルクデマンド信号Teは図20(c)の実線に示すようになる。
図20(d)において細線は第1モータ駆動力TΔV、一点鎖線は第2モータ駆動力Tvである。図6の目標モータトルク演算部8Aの詳細ブロック図に示すように、第1モータ駆動力TΔVと第2モータ駆動力Tvとのセレクトハイにより選択された信号が目標トルクTttであり、後輪速Vrr,Vrlと車速Vとの関係により後輪TCS制御が作動しないものとすると、Tt=Tttとなって図20(d)の太線で示すように急激に現象する方向に変化する。
Further, the torque demand signal Tet determined by the ECM from the accelerator opening and the like is as shown by a broken line in FIG. 20C, and the torque demand signal Te modulated by the front wheel traction control control of the
In FIG. 20D, the thin line represents the first motor driving force TΔV, and the alternate long and short dash line represents the second motor driving force Tv. As shown in the detailed block diagram of the target
そして、このトルク指令値Ttに基づいて、モータ必要電力演算部8Bでモータ必要電力Pmが算出されて図20(e)の破線に示すようになる。また、図6の目標発電電力演算部101では、モータ必要電力Pmに基づいて発電機必要電力Pgが算出される。このとき、発電電力制限部102から出力される電力制限値PL1及びPL2が発電機必要電力Pgより大きいものとすると、発電機7の目標出力電力PG=Pgとなって図20(e)の実線に示すようになる。
Then, based on this torque command value Tt, the required motor power Pm is calculated by the required motor
このようにして算出された各信号に基づいて、前述した各実施形態における発電機7の界磁制御及びモータ4のトルク制御を施すことで、図20(g)〜(j)に示す結果を得る。
図20(g)は発電機7の界磁電流Ifを示している。この図からも明らかなように、界磁電流Ifは図23(e)の実線に示す目標出力電力PGに追従して減少する。そして、これに伴って、図20(h)に示すように、発電機7の実出力電力Pは目標出力電力PGに一致して、発電機7が出力すべき電力を適切に出力することになる。
Based on the signals calculated in this manner, the field control of the
FIG. 20G shows the field current If of the
このとき、目標のモータトルクは、図20(j)の細線に示すように急激に減少することになるが、最低出力モータトルク算出部203及びセレクトハイ部204により目標トルク指令に下限が設けられることにより、実際にモータ4が発生するモータトルクTは、図20(j)の太線に示すようになる。このように、実モータトルクTは、本来必要とする目標トルク指令Ttより大きく発生され、トルク指令値が急減した場合であっても、発電機出力の減少の遅れにより発電機動作点が高電圧フェイルにかかることを防止することができる。
このように、上記各実施形態では、発電機と交流モータとの組み合わせで、発電機から整流器を介して供給された直流電力をインバータで3相交流に変換して安定したモータトルク制御を行うことができる。
At this time, the target motor torque rapidly decreases as shown by the thin line in FIG. 20 (j), but the lower limit is set for the target torque command by the minimum output motor
As described above, in each of the above embodiments, the DC power supplied from the generator via the rectifier is converted into the three-phase AC by the inverter by the combination of the generator and the AC motor, and stable motor torque control is performed. Can do.
1L、1R 前輪
2 エンジン
3L、3R 後輪
4 モータ
6 ベルト
7 発電機
8 4WDコントローラ
8A 目標モータトルク演算部
8B 発電機制御部
8C 目標モータトルク決定部
8D モータ制御部
8E TCS制御部
8F クラッチ制御部
9 インバータ
10 ジャンクションボックス
11 減速機
12 クラッチ
27FL、27FR、27RL、27RR 車輪速センサ
101 モータ必要電力演算部
102 目標発電電力演算部
103 発電電力制限部
104 目標発電電力決定部
105 目標動作点設定部
106 発電電力制御部
107 目標動作点設定部
108 現在動作点検出部
109 発電電力制御部
201 出力可能モータトルク算出部
202 セレクトロー部
203 最低出力モータトルク算出部
204 セレクトハイ部
1L,
Claims (9)
前記交流モータが必要とするモータ必要電力に基づいて前記発電機の界磁を制御する界磁制御手段と、前記交流モータが必要とするモータ必要電力に基づいて、前記交流モータのトルク指令値を演算するトルク指令値演算手段と、前記トルク指令値演算手段で演算したトルク指令値及び前記発電機の出力状態に基づいて、前記交流モータを制御するモータ制御手段とを備え、
前記モータ制御手段は、前記発電機の出力電圧及び出力電流から決定する動作点を含む発電機出力特性線上で、電圧値が電圧上限値となる動作点に相当するトルクによって、前記トルク指令値に下限を設けるトルク指令値制限手段を有し、該トルク指令値制限手段で制限されたトルク指令値に基づいて前記交流モータを制御することを特徴とする車両用駆動制御装置。 And the generator, the vehicle drive control apparatus and a AC motor power of the generator to drive the wheels drive is supplied via the inverter,
Field control means for controlling the field of the generator based on the required motor power required by the AC motor, and calculating the torque command value of the AC motor based on the required motor power required by the AC motor. A torque command value calculating means, and a motor control means for controlling the AC motor based on the torque command value calculated by the torque command value calculating means and the output state of the generator;
The motor control means sets the torque command value according to a torque corresponding to an operating point at which the voltage value becomes a voltage upper limit value on a generator output characteristic line including an operating point determined from the output voltage and output current of the generator. A vehicle drive control device comprising torque command value limiting means for providing a lower limit, and controlling the AC motor based on a torque command value limited by the torque command value limiting means .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005336944A JP4466542B2 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Vehicle drive control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005336944A JP4466542B2 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Vehicle drive control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007137359A JP2007137359A (en) | 2007-06-07 |
JP4466542B2 true JP4466542B2 (en) | 2010-05-26 |
Family
ID=38200723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005336944A Active JP4466542B2 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Vehicle drive control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4466542B2 (en) |
-
2005
- 2005-11-22 JP JP2005336944A patent/JP4466542B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007137359A (en) | 2007-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4876429B2 (en) | Vehicle drive control device | |
KR100741622B1 (en) | Generated power control system | |
US7531974B2 (en) | Apparatus and method for controlling a motor | |
US20070216327A1 (en) | Vehicle drive control system, motor control device and a method for drive control of a vehicle | |
JP2006315660A (en) | Drive control device for vehicle | |
JP2007245765A (en) | Vehicle drive controller | |
JP4466591B2 (en) | Vehicle drive control device | |
JP2007126017A (en) | Vehicle drive control unit | |
JP2009219189A (en) | Four-wheel drive vehicle | |
JP4466542B2 (en) | Vehicle drive control device | |
JP2006306144A (en) | Drive control device for vehicle | |
JP2006311645A (en) | Drive controller for vehicle | |
JP4747961B2 (en) | Vehicle drive control device | |
JP2006206040A (en) | Vehicular drive control device | |
JP5023717B2 (en) | Vehicle driving force control device | |
JP4092502B2 (en) | Motor output control device for motor four-wheel drive vehicle | |
JP2009219191A (en) | Regeneration power controller and regeneration power control method of vehicle | |
JP2007245764A (en) | Vehicle drive controller | |
JP2007245967A (en) | Vehicle drive controller | |
JP4277821B2 (en) | Electric four-wheel drive control device | |
JP4702120B2 (en) | Vehicle drive control device | |
JP2008001185A (en) | Driving force controller for vehicles | |
JP2007245762A (en) | Drive controller for vehicle | |
JP2006296131A (en) | Drive controller for vehicle | |
JP3758662B2 (en) | Vehicle drive control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080926 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090721 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090916 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305 Year of fee payment: 3 |