JP4935397B2 - 車両用駆動制御装置、車両用駆動制御方法及び過電圧保護回路 - Google Patents
車両用駆動制御装置、車両用駆動制御方法及び過電圧保護回路 Download PDFInfo
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Description
しかしながら、放電抵抗を用いる方法にあっては、放電抵抗の温度が変化すると、放電抵抗の消費電力が変化し、モータへの供給電力が変化してしまう恐れがあった。
本発明は、上記従来の技術に鑑みてなされたものであって、過電圧保護回路全体として消費電力をより適切なものとすることが可能な車両用駆動制御装置、車両用駆動制御方法及び車両用駆動制御装置を提供することを課題とする。
<構成>
図1は、本実施形態の車両の概略構成を示す構成図である。この図1に示すように、車両用駆動制御装置は、エンジン1、発電機2、過電圧保護回路3、インバータ4、モータ5、抵抗温度検出センサ6、インバータ温度検出センサ7、モータ温度検出センサ8、及び4WD(Wheel Drive)制御回路9を含んで構成される。
発電機2は、エンジン1によってロータが回転駆動され、その回転速度と界磁の磁束とに応じた電力を発生して過電圧保護回路3及びインバータ4に出力する。
過電圧保護回路3は、図2及び図3に示すように、モータ5と電気的に並列に接続され、互いに直列に接続されたトランジスタ12及び放電抵抗13を含んで構成される。
放電抵抗13は、トランジスタ12から供給される電力を消費し、発電機2の出力電圧(モータ5に印加される電圧)を低減する。
Pr=Ir2×Rdis
Pon=duty×Ron×Ir2×(1−Ton+Toff)×f)
Psw=Vds×Ir+f×(Pton+Ptoff)
∴Ploss=Ir2×Rdis+duty×Ron×Ir2×(1−Ton+Toff)×f)+Vds×Ir+f×(Pton+Ptoff) ・・・(1)
すなわち、トランジスタ12及び放電抵抗13による全損失Plossは、トランジスタ12のキャリア周波数fが高いほど大きくなる。
Rdis=R0(1+αt) ・・・(2)
すなわち、放電抵抗13による損失Prは、図4及び図5に示すように、放電抵抗13の温度が高くなるほど大きくなる。
インバータ4は、4WD制御回路9から出力されるモータ駆動信号に従って、発電機2から出力される電力を用いてモータ5に交流電流を供給する。
モータ5は、インバータ4によって駆動されて駆動力を発生し、その駆動力によってクラッチ14を介して後輪15を回転駆動する。
抵抗温度検出センサ6は、放電抵抗13の温度を検出し、その検出結果(放電抵抗温度検出値)を4WD制御回路9に出力する。
モータ温度検出センサ8は、モータ5の温度を検出し、その検出結果(モータ温度検出値)を4WD制御回路9に出力する。
なお、放電抵抗13の温度を検出する方法としては、放電抵抗13の温度を直接検出する方法や、放電抵抗13の電流値から算出する方法が挙げられる。
4WD制御回路9は、運転者による操作(アクセル量、シフト位置)と車両の状態量(車速、エンジン1の回転数、前後輪10、15の回転速度差)とに基づいてモータ5を駆動させる(モータ5の出力を制御する)モータ駆動信号をインバータ4に出力する。
ここで、制御マップは、放電抵抗13の温度毎に設けられ、トランジスタ12及び放電抵抗13による全損失Plossで消費したい電力に応じてパルス信号のデューティ比及びキャリア周波数を規定するマップである。
次に、4WD制御回路9で実行される全損失調整処理を図6のフローチャートに基づいて説明する。この全損失調整処理は、所定時間が経過するたびに実行される処理であって、まず、そのステップS1で、ロールバック運転をしているか否かを判定する。そして、ロールバック運転をしている場合には(Yes)ステップS2に移行し、ロールバック運転をしていない場合には(No)この演算処理を終了する。
前記ステップS2では、抵抗温度検出センサ6から出力される放電抵抗温度検出値に基づいて放電抵抗13(過電圧保護回路3)の温度を検出し、インバータ温度検出センサ7から出力されるインバータ温度検出値に基づいてインバータ4の温度を検出し、モータ温度検出センサ8から出力されるモータ温度検出値に基づいてモータ5の温度を検出する。
前記ステップS5では、放電抵抗駆動FETのデューティ制御を行ってから、この演算処理を終了する。
一方、前記ステップS6では、駆動FETフルON制御を行ってから、この演算処理を終了する。
次に、本実施形態の車両用駆動装置の動作を具体的状況に基づいて説明する。
まず、登り勾配の坂道発進時であって車両がずり下がっている状態にあり(ロールバック運転をしており)、そのロールバック運転によるモータ5の回生電力がモータ5による損失及びインバータ4による損失の総和より大きいときに、4WD制御回路9で全損失調整処理が実行されたとする。すると、図6に示すように、まず、そのステップS1の判定が「Yes」となり、ステップS2で、抵抗温度検出センサ6から出力される放電抵抗温度検出値に基づいて放電抵抗13の温度が検出され、インバータ温度検出センサ7から出力されるインバータ温度検出値に基づいてインバータ4の温度が検出され、モータ温度検出センサ8から出力されるモータ温度検出値に基づいてモータ5の温度が検出され、それら放電抵抗13の温度、インバータ4の温度及びモータ5の温度に基づいてステップS3の判定が「Yes」となる。また、放電抵抗13の温度に基づいて放電抵抗13の抵抗値Trがしきい値Tthより大きかったとすると、ステップS4の判定が「Yes」となり、トランジスタ12のデューティ制御が行われ、この演算処理を終了する。
以上、図1のエンジン1が特許請求の範囲に記載の内燃機関を構成し、以下同様に、図1の4WD制御回路9がパルス入力手段及び周波数制御手段を構成し、図1の抵抗温度検出センサ6が温度検出手段を構成する。
(1)このように、本実施形態の車両用駆動制御装置にあっては、モータ5と並列に接続された過電圧保護回路3のトランジスタ12のゲート端子にパルス信号を入力し且つ前記パルス信号のキャリア周波数fを制御するようにした。そのため、過電圧保護回路3のトランジスタ12のスイッチング周波数fを制御することで、トランジスタ12のスイッチング損失を調整できるので、放電抵抗13の消費電力が変化しても、過電圧保護回路11全体として消費電力をより適切なものとすることができ、例えば、モータ5の出力過多による各種部品の機械的破損や、モータ5の電気的破損を防止することができる。
ちなみに、放電抵抗13の温度と関係なく、発電機2から出力される電力がインバータ4による損失及びモータ5による損失より大きい場合には、トランジスタ12にハイレベルの信号を入力する従来の方法にあっては、図10に示すように、放電抵抗13の温度が高くなるほど放電抵抗13の消費電力が増大して全損失Plossが増大する。
ちなみに、放電抵抗13は、一般に、内部にニクロム線を有しているが、許容温度以上の高温状態となるとニクロム線が溶断したり寿命低下したりする恐れがある。
Claims (4)
- 内燃機関で駆動されて発電する発電機と、
前記発電機の出力電力が供給されて駆動輪を駆動するモータと、
互いに直列に接続された放電抵抗及びトランジスタを含み前記モータに印加される電圧を低減させる過電圧保護回路と、
前記トランジスタのゲート端子にパルス信号を入力するパルス入力手段と、
前記放電抵抗の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段で検出された前記放電抵抗の温度に基づいて、前記パルス信号のキャリア周波数を制御する周波数制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用駆動制御装置。 - 前記周波数制御手段は、前記温度検出手段で検出された前記放電抵抗の温度が設定しきい値より高い場合に、前記温度検出手段で検出された前記放電抵抗の温度に基づいて、前記パルス信号のキャリア周波数を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用駆動制御装置。
- 内燃機関で発電機を駆動し、その発電機の出力電力によって駆動輪をモータで駆動し、さらに、互いに直列に接続された放電抵抗及びトランジスタを含み前記モータに印加される電圧を低減させる過電圧保護回路の当該トランジスタのゲート端子にパルス信号を入力し、且つ前記放電抵抗の温度に基づいて前記パルス信号のキャリア周波数を制御することを特徴とする車両用駆動制御方法。
- 保護対象である機器と電気的に並列に接続され且つ互いに直列に接続された放電抵抗及びトランジスタと、
前記トランジスタのゲート端子にパルス信号を入力するパルス入力手段と、
前記放電抵抗の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段で検出された前記放電抵抗の温度に基づいて、前記パルス信号のキャリア周波数を制御する周波数制御手段と、を備えたことを特徴とする過電圧保護回路。
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