JP5049456B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば鉄道用車両などの車両に搭載される制御装置に関し、特に主電動機を駆動するインバータ装置の入力側に設けられた車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a control device mounted on a vehicle such as a railway vehicle, and more particularly to a vehicle control device provided on the input side of an inverter device that drives a main motor.
従来、例えば鉄道用の車両の回生運転時には、軽負荷回生制御(例えば非特許文献1参照)もしくは回生負荷抵抗チョッパ制御装置(例えば非特許文献2参照)により、インバータ装置の入力側である直流側電圧が過電圧になるのを回避している。 Conventionally, at the time of regenerative operation of a railway vehicle, for example, a direct current side that is an input side of an inverter device by a light load regenerative control (for example, see Non-Patent Document 1) or a regenerative load resistance chopper control device (for example, Non-Patent Document 2). It avoids overvoltage.
前述した軽負荷回生制御とは、車両に搭載された主電動機の駆動を制御するためのインバータ装置の直流側電圧が所定値以上になった際に主電動機のトルクを絞ることで回生エネルギーを抑制する制御である。 The light load regenerative control described above suppresses regenerative energy by reducing the torque of the main motor when the DC side voltage of the inverter device for controlling the drive of the main motor mounted on the vehicle exceeds a predetermined value. It is control to do.
次に、従来の回生負荷抵抗チョッパ制御装置の構成例を図14を参照して説明する。この装置では、架線71から電圧を供給し、フィルタリアクトル72とフィルタコンデンサ73を介してインバータ装置74が接続され、このインバータ装置74内のスイッチング素子の制御により主電動機75の回転数が制御される。また、インバータ装置74と並列に回生負荷抵抗76と回生負荷抵抗チョッパ77が接続される。
Next, a configuration example of a conventional regenerative load resistance chopper control device will be described with reference to FIG. In this apparatus, a voltage is supplied from an
図15は、図14に示した回生負荷抵抗チョッパ77を制御する制御部78の構成例を示すブロック図である。
この制御部78では、フィルタコンデンサ73の電圧から、回生負荷抵抗チョッパ77の動作開始電圧値を減算した値にゲイン部81によるゲイン(定数K4)をかけた上で、ゲイン部81からの出力値に対し上下限リミット処理部82による上下限リミット処理を行なう。上下限リミット処理部82の処理にかかる下限値は、回生負荷抵抗チョッパ77が動作しないレベル(ゲートOFFレベル)とし、上限値は回生負荷抵抗チョッパ77のゲートが常時ONしているレベル(ゲートFULL ONレベル)とする。そして、上下限リミット処理部82の出力信号を回生負荷抵抗チョッパ77のゲート信号として用いて、回生負荷抵抗チョッパ77のオンオフを制御することにより、回生負荷抵抗76に流れる電流量を制御している。
The
前述した回生負荷抵抗チョッパ制御装置では回生エネルギーを抵抗で消費していたので、回生エネルギーが有効活用されない。また、前述した軽負荷回生制御においては、回生運転時のインバータ直流側電圧が過電圧になるのを防ぐために回生エネルギーをインバータ制御により抑制して空気ブレーキを用いていたので、空気ブレーキ関係の消耗品が磨耗してしまう。 In the above-described regenerative load resistance chopper control device, regenerative energy is consumed by resistance, so that regenerative energy is not effectively utilized. In the light load regenerative control described above, air brakes are used because the regenerative energy is suppressed by inverter control to prevent the inverter DC side voltage from becoming overvoltage during regenerative operation. Will wear out.
これらの問題を解消するために、図14に示した回生負荷抵抗76に代えて、例えばコンデンサなどの蓄電装置および制御用チョッパ装置を設け、制御用チョッパ装置の動作により回生時に発生したエネルギーを蓄電装置に蓄えることが考えられる。しかしながら、力行時の制御用チョッパ装置の制御は電流値の大小にしたがって行なう必要があるのに対し、回生時の制御用チョッパ装置の制御は電圧値の大小にしたがって行なう必要があるので、単一の制御装置よる充放電の制御ができない。また、制御用チョッパ装置にて、インバータ装置74の回生時に蓄電装置へ流れる電流を制御して電圧調整を行った場合、回生エネルギーの急変時においては電流制御が間に合わないので、インバータ装置74の直流側電圧が過電圧になる恐れがある。
In order to solve these problems, instead of the
さらに、蓄電装置に吸収できるエネルギーには限りがあるので、発生する回生エネルギーの吸収を常に行ないたい場合には、回生エネルギーが発生するごとに、予め吸収しておいたエネルギーを放出する必要がある。また、蓄電装置を所定の使用電圧範囲の上限値を超えた値または下限値未満の値で使用すると損傷の原因となる。これらの理由から、回生時に発生したエネルギーを適切に有効利用することは難しかった。 Furthermore, since there is a limit to the energy that can be absorbed by the power storage device, when it is desired to always absorb the regenerative energy that is generated, it is necessary to release the energy that has been absorbed in advance every time regenerative energy is generated. . Further, if the power storage device is used at a value exceeding the upper limit value of the predetermined operating voltage range or a value less than the lower limit value, it causes damage. For these reasons, it has been difficult to appropriately and effectively use the energy generated during regeneration.
そこで、本発明の目的は、回生時に発生したエネルギーを適切に有効利用することが可能になる車両用制御装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle control device that can appropriately and effectively use energy generated during regeneration.
すなわち、本発明に関わる車両用制御装置は、主電動機と、この主電動機の駆動を制御するインバータ装置と、このインバータ装置の直流側に接続された半導体スイッチング装置と、この半導体スイッチング装置に接続された蓄電装置と、前記インバータ装置の直流側電圧を検出する直流電圧検出手段と、前記インバータ装置の直流側への電流を検出する第1の電流検出手段と、前記蓄電装置の端子電圧を検出する蓄電電圧検出手段と、前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流を検出する第2の電流検出手段と、前記インバータ装置が力行制御を行なう際に、前記第1の電流検出手段により検出した電流値が所定のしきい値電流を超えた際に前記蓄電装置からの放電が開始するように前記半導体スイッチング装置を制御する放電開始制御を行ない、放電開始後に前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が減少して前記蓄電装置が使用可能な電圧範囲内の所定の下限値より高い所定のしきい値電圧未満となった状態で、前記しきい値電圧の値から前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値を減算した値に第1のゲイン処理を行ない、この処理結果の値を前記蓄電装置の定格電流の値から減算し、この減算結果である電流値に対し、前記定格電流の値を上限値とした第1のリミット処理を行ない、一方で、前記第1の電流検出手段により検出した電流値から前記しきい値電流の値を減算した値に第2のゲイン処理を行なった値に対し、前記第1のリミット処理の結果である電流値を上限値とした第2のリミット処理を行ない、この処理結果の値を前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流の指令値とし、この指令値から前記第2の電流検出手段により検出した電流値を減算した値に対し、比例、積分を含む電流制御を行ない、この電流制御の出力値と所定のキャリア波の出力値との比較を行ない、この比較の結果、前記電流制御の出力値が前記キャリア波の出力値を上回ったときに前記半導体スイッチング装置のゲート信号を生成することにより、前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が前記しきい値電圧未満となって減少するにつれて前記第1のゲイン処理の結果の値を上昇させて、この結果、前記第1のリミット処理の結果である電流値を減少させて、この減少の結果、前記指令値を減少させて、この減少の結果、前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流値が減少するように前記半導体スイッチング装置を制御する放電抑制制御を行ない、前記力行制御の際に前記蓄電電圧検出手段により検出した電圧値が前記下限値になった際に、前記第1のリミット処理の結果である電流値を0として、この結果、前記指令値を0にして、前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流値が0となるように前記半導体スイッチング装置を制御する放電停止制御を行なう放電制御手段と、前記インバータ装置が回生制御を行なう際に、前記直流電圧検出手段により検出した電圧値が所定の第1のしきい値電圧まで上昇した際に前記蓄電装置への充電が開始されるように前記半導体スイッチング装置を制御し、前記直流電圧検出手段により検出した電圧値が前記第1のしきい値電圧より低い第2のしきい値電圧まで下降した際に前記蓄電装置への充電が停止するように前記半導体スイッチング装置を制御することで前記蓄電装置への充電を制御する充電制御手段とを備えたことを特徴とする。 That is, a vehicle control device according to the present invention is connected to a main motor, an inverter device that controls driving of the main motor, a semiconductor switching device connected to the DC side of the inverter device, and the semiconductor switching device. A power storage device; a DC voltage detection means for detecting a DC side voltage of the inverter device; a first current detection means for detecting a current to the DC side of the inverter device; and a terminal voltage of the power storage device. when performing the storage voltage detecting means, a second current detecting means for detecting a current flowing from said power storage device to said semiconductor switching device, the inverter device for power running control, was detected by the first current detector current controls the semiconductor switching device so that the value is discharged from said power storage device when exceeding the predetermined threshold current is started Performs discharge start control, a predetermined high below a predetermined threshold voltage than the lower limit value in the voltage range of possible electric storage device voltage value detected is reduced is used by the stored voltage detecting means after the start discharge In this state, first gain processing is performed on a value obtained by subtracting the voltage value detected by the storage voltage detection means from the threshold voltage value, and the value of this processing result is the value of the rated current of the storage device. The first limit process is performed on the current value obtained as a result of the subtraction using the rated current value as the upper limit value. On the other hand, the current value detected by the first current detecting means The value obtained by performing the second gain process on the value obtained by subtracting the threshold current value is subjected to a second limit process with the current value as the result of the first limit process as the upper limit value. Value of the electricity storage A current command value flowing from the device to the semiconductor switching device and a current value detected by the second current detection means subtracted from the command value is subjected to current control including proportionality and integration. Is compared with the output value of the predetermined carrier wave, and as a result of the comparison, when the output value of the current control exceeds the output value of the carrier wave, the gate signal of the semiconductor switching device is generated. As a result, the value of the first gain process is increased as the voltage value detected by the storage voltage detecting means decreases below the threshold voltage, and as a result, the first limit is increased. The current value, which is the result of the process, is decreased, and as a result of the decrease, the command value is decreased. Current value performs the discharge suppression control for controlling the semiconductor switching device so as to reduce that, when the voltage detected by the stored voltage detecting means during the power running control becomes the lower limit value, the first Discharging for controlling the semiconductor switching device so that the current value which is the result of the limit processing of 0 is set to 0, and as a result, the command value is set to 0, and the current value flowing from the power storage device to the semiconductor switching device becomes 0 Discharge control means for performing stop control, and when the inverter device performs regenerative control, when the voltage value detected by the DC voltage detection means rises to a predetermined first threshold voltage, controls the semiconductor switching device so that the charging is started, the voltage value detected by the DC voltage detection means is lower than said first threshold voltage Characterized in that the charging of the power storage device when lowered to second threshold voltage and a charging control means for controlling the charging of the power storage device by controlling the semiconductor switching device to stop And
本発明に係わる車両用制御装置では、インバータ装置が力行制御を行なう際は電流値が所定のしきい値電流を超えた場合に蓄電装置の放電が開始するように制御し、前記力行制御の際に蓄電装置の端子電圧が、当該蓄電装置に流れる電流が過電流状態とならない状態で当該蓄電装置が使用可能な電圧範囲内の所定の下限値になった場合に蓄電装置からの放電が停止するように制御し、回生制御を行なう際は電圧値の大小にしたがって蓄電装置の充電制御を行なうようにしたので、主電動機からの回生時に発生したエネルギーを適切に有効利用することができる。 In the vehicle control apparatus according to the present invention, when the inverter performs power running control controls such that the current value is discharge of the power storage device when it exceeds a predetermined threshold current is started, during the power running control When the terminal voltage of the power storage device becomes a predetermined lower limit within the voltage range in which the power storage device can be used in a state where the current flowing through the power storage device does not enter an overcurrent state, the discharge from the power storage device stops. Thus, when performing regenerative control, charging control of the power storage device is performed according to the magnitude of the voltage value, so that the energy generated during regeneration from the main motor can be appropriately and effectively utilized.
以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態にしたがった鉄道車両用制御装置の構成例を示すブロック図である。
この鉄道車両用制御装置では、直流電源1に対し、フィルタリアクトル2を介してインバータ装置4が接続されており、インバータ装置4の入力側にフィルタコンデンサ3が、インバータ装置4の出力側に主電動機5がそれぞれ接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a railway vehicle control device according to an embodiment of the present invention.
In this railway vehicle control device, an inverter device 4 is connected to a
また、フィルタコンデンサ3と並列に、半導体スイッチング装置であるチョッパ装置6が接続される。このチョッパ装置6は、第1のIGBT6aのエミッタと第2のIGBT6bのコレクタが接続されてなる。第1のIGBT6aのコレクタは直流電源1の高電位側に接続され、第2のIGBT6bのエミッタは直流電源1の低電位側に接続される。第2のIGBT6bのコレクタとエミッタの間には、蓄電装置として電気二重層コンデンサ(EDLC)7が接続される。
A
また、フィルタコンデンサ3の端子電圧(Vdc)の値を検出する直流電圧検出部8、直流電源1から供給されてフィルタリアクトル2を流れる電流(Idc)の値を検出する直流電流検出部9、インバータ装置4への入力電流(Iinv)の値を検出するインバータ電流検出部10、EDLC7の端子電圧(Vch)の値を検出するEDLC電圧検出部11、および、EDLC7から第2のIGBT6bのコレクタに出力される電流(Ich)の値を検出するEDLC電流検出部12がそれぞれ設けられる。また、チョッパ装置6には充放電制御装置13が接続される。
The
図2は、図1に示した鉄道車両用制御装置の制御に係る各種パラメータ値を表にして示した図である。これらのパラメータについては順次説明する。
図3は、図1に示した充放電制御装置13の構成例を示すブロック図である。
この充放電制御装置13は、充電制御部21、放電制御部22および力行回生検出部23を備える。力行回生検出部23は、主電動機5、インバータ装置4が力行時にあるか回生時にあるかを検出する。充放電制御装置13では、力行回生検出部23による検出結果にしたがって、力行時は放電制御部22からの制御信号が、回生時は充電制御部21からの制御信号がチョッパ装置6に入力されるように、スイッチ24が切り替えられるようになっている。
FIG. 2 is a table showing various parameter values related to the control of the railway vehicle control device shown in FIG. These parameters will be described sequentially.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the charge /
The charge /
力行回生検出部23では、例えば図示しない運転用装置において、運転士により加速にかかる操作がなされて、これを示す制御信号が出力された際に、この信号を検出して力行時とみなし、減速にかかる操作がなされたことを示す制御信号が出力された際は、これを検出して回生時とみなす。つまり、力行時にあるか回生時にあるかによってチョッパ装置6の制御方法を切り替えている。
In the power
次に、放電制御部22による放電制御について説明する。図4は、図3に示した放電制御部22の回路構成例を示すブロック図である。図5は、図4に示した構成の放電制御部22による制御を行なった際の動作波形を示した図である。
Next, discharge control by the
この放電制御部22では、まず直流電流検出部9で検出した直流電源供給電流(Idc)の値から直流電源供給電流リミット値(IdcL)の値を減算する。IdcLの値は7[A]である。そして、この減算した値に、ゲイン部31によるゲイン(定数K1)処理を行ない、この値に対し、上下限リミット処理部32による上下限リミット処理を行なう。この上下限リミット処理の上限値(LimitU)は50[A](図2参照)であり、下限値(LimitL)は0[A]である。LimitUは、チョッパ装置6およびEDLC7の定格電流の値である。
The
上下限リミット処理部32から出力される値は、チョッパ装置6の電流指令値(Ich*)となる。そしてこのIch*の値から、EDLC電流検出部12で検出したIchの値を減算した上で、ACR(電流制御部)33にて、比例、積分を含む電流制御を行なう。そして、ACR33からの出力値とCAR(キャリア波生成部)34からの出力値をPWM制御部35にて比較する処理である三角波比較を行ない、この比較の結果、ACR33からの出力値がCAR34からの出力値を上回ったときにチョッパ装置6の第1のIGBT6aのゲート信号を生成する。
The value output from the upper / lower
具体的には、Idcの値が7[A]を超えるとIch*の値が正の値となり、PWM制御部35による処理を経てチョッパ装置6にゲート信号が供給されるようになる。これにより、チョッパ装置6がオン状態となり、EDLC7に予め蓄えられたエネルギーの放電が開始される。
Specifically, when the value of Idc exceeds 7 [A], the value of Ich * becomes a positive value, and the gate signal is supplied to the
図5のグラフで示されるように、力行時はIdcおよびIinvの値が徐々に上昇する。また、チョッパ装置6がオン状態となってEDLC7からの放電が開始されると、Vchの値が徐々に減少する一方で、Idcの値は放電開始時から上昇しない。また、Iinvの値は、力行時に必要な電流値に達すると上昇しない。
As shown in the graph of FIG. 5, the values of Idc and Iinv gradually increase during powering. When the
よって、主電動機5を駆動するためのエネルギーを架線(直流電源1に相当)からの電力に代えて確保することができる。なお、チョッパ装置6がオン状態になってもEDLC7にエネルギーが充電されていない場合には、Iinvの値が力行時に必要な電流値に達するまでIdcの値が上昇する。
Therefore, energy for driving the
次に、図3に示した充電制御部21の回路構成例について、図6を参照して説明する。図7は、図6に示した構成の充電制御部21による制御を行なった際の動作波形を示した図である。
Next, a circuit configuration example of the charging
この充電制御部21では、直流電圧検出部8により検出したVdcの値をヒステリシスコンパレータ41(図6参照)に入力し、その出力信号をチョッパ装置6の第1のIGBT6aのゲートに入力して第1のIGBT6aを制御する。また、第2のIGBT6bは常にオフ状態にする。ヒステリシスコンパレータ41の上限値(HysU)は280[V](図2参照)で、下限値(HysL)は275[V](図2参照)である。
In this charging
具体的には、回生開始後にVdcの値が280[V]未満の値から280[V]まで上昇する(図7参照)と、チョッパ装置6の第1のIGBT6aのゲートがオン状態となって、EDLC7への充電が開始される。
Specifically, when the value of Vdc rises from a value less than 280 [V] to 280 [V] after starting regeneration (see FIG. 7), the gate of the
図7に示したグラフでは、充電開始後のVdcの値の軌跡は280[V]で一定となっているが、実際には、チョッパ装置6の第1のIGBT6aのゲートがオン状態となってEDLC7への充電が開始されるとVdcの値が減少し、この減少したVdcの値がHysLの値(275[V])まで下降すると、第1のIGBT6aのゲートがオフ状態となってEDLC7への充電が停止する。するとVdcの値が再び上昇して、この値がHysUの値(280[V])となることでIGBT6aのゲートが再びオン状態となり、EDLC7への充電が再開される。以後はこれらの動作を繰り返す。
In the graph shown in FIG. 7, the locus of the Vdc value after the start of charging is constant at 280 [V], but in reality, the gate of the
つまり、Vdcの値が所定の上限値または下限値となった場合にEDLC7への充電のオンオフを制御するので、回生制御の際に回生エネルギーが急変してもインバータ装置4の直流側電圧が過電圧になることが回避できる。よって安全な回生制御が可能になる。以上説明したように、力行時には電流値の大小にしたがって放電制御を行ない、回生時には電圧値の大小にしたがって充電制御を行なうので、力行時と回生時においてそれぞれ適した制御を行なうことができる。
That is, when the value of Vdc reaches a predetermined upper limit value or lower limit value, on / off of charging to the
次に、図4に示した構成の放電制御部22の変形例について図8を参照して説明する。この変形例では、前述した放電制御に加え、放電によりEDLC7の端子電圧が所定の使用電圧範囲(100[V]〜200[V]、図2参照)の下限値(100[V])未満になることを防ぐための放電抑制制御を行なうことができる。
Next, a modification of the
EDLC7の端子電圧を使用電圧範囲の下限値(100[V])以上とするのは、放電によりEDLC7の電圧が一定の値を超えて減少するとEDLC7に流れる電流が過電流状態となり、EDLC7の損傷の原因となるからである。
The reason why the terminal voltage of the
図9は、図8に示した構成の放電制御部22による制御を行なった際の、VchとIchの値の関係をグラフで示した図である。図10は、図8に示した構成の放電制御部22による制御を行なった際の動作波形を示した図である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the values of Vch and Ich when control is performed by the
図8に示した構成の放電制御部22では、前述した放電開始後において、Vchの値の変化に応じて、上下限リミット処理部32のLimitU(図2参照)の値を変化させる。
The
放電制御部22では、放電抑制開始電圧(VchLL)の値(110[V]、図2参照)から、EDLC電圧検出部11により検出したVchの値を減算し、この値に対してゲイン部51によるゲイン(定数K2)処理を行なう。そして、ゲイン部51の出力値を初期LimitUの値(50[A]、図2参照)から減算し、この減算により得られた値に対して上下限リミット処理部52による上下限リミット処理を行なう。この上下限リミット処理における下限値は0[A]で、上限値は50[A]である。そして、上下限リミット処理部52からの出力値が、上下限リミット処理部32におけるLimitUの値となる。
The
具体的には、放電によりVchの値が110[V]未満となると、ゲイン部51からの出力値が正の値となる。そして、ゲイン部51からの出力値の上昇にしたがって上下限リミット処理部32のLimitUの値が減少するのでIch*の値が減少する。この構成例では、Vchの値が減少して、EDLC7の使用電圧下限値である100[V]となった際に上下限リミット処理部32のLimitUの値が0[A]となるように制御される。上下限リミット処理部32のLimitUの値が0[A]になるとIch*の値も0[A]になるのでチョッパ装置6がオフ状態となる。よって、EDLC7の放電が停止する。
Specifically, when the value of Vch becomes less than 110 [V] due to discharge, the output value from the
放電抑制制御が開始されると、図10のグラフに示すようにVdcの値が減少する。また、放電抑制制御によりIchの値が徐々に減少すると、その減少した分だけIdcの値が徐々に上昇する。つまり、Iinvの値は放電抑制制御が開始されても変化せず、放電停止時におけるIdcの値はIinvの値と同じになり、Ichの値が0となる。以上述べたように、Vchの値がEDLC7の使用電圧範囲の下限値(100[V])を下回った状態での放電がなされなくなるため、EDLC7を安全に使用することができる。
When the discharge suppression control is started, the value of Vdc decreases as shown in the graph of FIG. Further, when the value of Ich is gradually decreased by the discharge suppression control, the value of Idc is gradually increased by the decreased amount. That is, the value of Iinv does not change even when the discharge suppression control is started, the value of Idc when the discharge is stopped is the same as the value of Iinv, and the value of Ich is 0. As described above, since discharge is not performed in a state where the value of Vch falls below the lower limit value (100 [V]) of the working voltage range of
次に、図6に示した構成の充電制御部21の変形例について図11を参照して説明する。この変形例では、前述した充電制御に加え、充電によりEDLC7の端子電圧が所定の使用電圧範囲の上限値(200[V]、図2参照)を超えることを防ぐための充電抑制制御を行なうことができる。
Next, a modification of the
図12は、図11に示した構成の充電制御部21による制御を行なった際のVchの値とHysU(図2参照)の値の関係をグラフで示した図である。図13は、図11に示した構成の充電制御部21による制御を行なった際の動作波形を示した図である。
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the value of Vch and the value of HysU (see FIG. 2) when the control by the charging
図11に示した構成の充電制御部21では、前述した充電制御の開始後において、Vchの値の変化に応じてヒステリシスコンパレータ41のHysU(図2参照)の値を変化させる。充電制御部21では、EDLC電圧検出部11により検出したVchの値から充電抑制開始電圧(VchUL)の値(190[V]、図2参照)を減算した値に対してゲイン部61によるゲイン(定数K3)処理を行なう。そしてゲイン部61による出力値に対して下限値リミット処理部62による下限値リミット処理を行なう。この下限値リミット処理における下限値は0[A]である。
The
そして、下限値リミット処理部62からの出力値に、初期のHysUの値(280[V]、図2参照)の値を加算した値がヒステリシスコンパレータ41のHysUの値となる。HysUの値が280[V]を超えて徐々に上昇すると、チョッパ装置6の第1のIGBT6aのゲートがオフ状態からオン状態に切り替わる際の電圧値が徐々に上昇することになるので、回生時に発生するエネルギーが一定である場合には、Vdcの平均値の増加とともにIinvの値が減少する。Iinvの値は、充電時におけるIchの値と同じなので、EDLC7への充電が徐々に抑制されることになる。
A value obtained by adding the initial HysU value (280 [V], see FIG. 2) to the output value from the lower limit
図13に示したグラフでは、充電抑制開始後において、Vdcの値が280[V]を超えて直線的に上昇しているが、実際には、EDLC7への充電が開始されるとVdcの値はHysLの値(275[V])となるまで減少して、HysLの値となった際にEDLC7への充電が停止し、Vdcの値はHysUの値となるまで再び上昇する。つまりVdcの値は、Vchの値の上昇にともなって上昇した値であるHysUの値とHysLの値(275[V])との間での変化を繰り返す。
In the graph shown in FIG. 13, the value of Vdc increases linearly beyond 280 [V] after the start of charging suppression, but in reality, the value of Vdc increases when charging to
具体的には、回生制御によりVchの値が増加してVchULの値(190[V])を超えると、ゲイン部61からの出力値が正の値となり、ヒステリシスコンパレータ41のHysUの値が増加する。この構成例では、Vchの値が使用電圧上限値(200[V])に達した際にHysUの値が310[V]になるように制御される(図12参照)。
Specifically, when the value of Vch increases due to regenerative control and exceeds the value of VchUL (190 [V]), the output value from the
Vchの値がEDLC7の使用電圧上限値である200[V]となって、Vdcの値がインバータの軽負荷回生制御開始レベル(300[V])となった場合には、インバータ装置4は軽負荷回生制御を開始し、Vdcの値が300[V]一定となるように制御する。このときのVdcの値はHysUの値(310[V])より小さい値なので、チョッパ装置6はオフ状態である。よって、車両の減速制御を継続して行なうことができる。以上説明したように、Vchの値がEDLC7の所定の使用電圧範囲上限値を上回った状態での充電がなされなくなるため、EDLC7を安全に使用することができる。
When the value of Vch becomes 200 [V] which is the upper limit value of the working voltage of
なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
1…直流電源、2…フィルタリアクトル、3…フィルタコンデンサ、4…インバータ装置、5…主電動機、6…チョッパ装置、7…電気二重層コンデンサ(EDLC)、8…直流電圧検出部、9…直流電流検出部、10…インバータ電流検出部、11…EDLC電圧検出部、12…EDLC電流検出部、13…充放電制御装置、21…充電制御部、22…放電制御部、23…力行回生検出部、31…ゲイン部、32…上下限リミット処理部、33…ACR(電流制御部)、34…CAR(キャリア波生成部)、35…PWM制御部、41…ヒステリシスコンパレータ、51…ゲイン部、52…上下限リミット処理部、61…ゲイン部、62…下限リミット処理部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
この主電動機の駆動を制御するインバータ装置と、
このインバータ装置の直流側に接続された半導体スイッチング装置と、
この半導体スイッチング装置に接続された蓄電装置と、
前記インバータ装置の直流側電圧を検出する直流電圧検出手段と、
前記インバータ装置の直流側への電流を検出する第1の電流検出手段と、
前記蓄電装置の端子電圧を検出する蓄電電圧検出手段と、
前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流を検出する第2の電流検出手段と、
前記インバータ装置が力行制御を行なう際に、前記第1の電流検出手段により検出した電流値が所定のしきい値電流を超えた際に前記蓄電装置からの放電が開始するように前記半導体スイッチング装置を制御する放電開始制御を行ない、放電開始後に前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が減少して前記蓄電装置が使用可能な電圧範囲内の所定の下限値より高い所定のしきい値電圧未満となった状態で、前記しきい値電圧の値から前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値を減算した値に第1のゲイン処理を行ない、この処理結果の値を前記蓄電装置の定格電流の値から減算し、この減算結果である電流値に対し、前記定格電流の値を上限値とした第1のリミット処理を行ない、一方で、前記第1の電流検出手段により検出した電流値から前記しきい値電流の値を減算した値に第2のゲイン処理を行なった値に対し、前記第1のリミット処理の結果である電流値を上限値とした第2のリミット処理を行ない、この処理結果の値を前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流の指令値とし、この指令値から前記第2の電流検出手段により検出した電流値を減算した値に対し、比例、積分を含む電流制御を行ない、この電流制御の出力値と所定のキャリア波の出力値との比較を行ない、この比較の結果、前記電流制御の出力値が前記キャリア波の出力値を上回ったときに前記半導体スイッチング装置のゲート信号を生成することにより、前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が前記しきい値電圧未満となって減少するにつれて前記第1のゲイン処理の結果の値を上昇させて、この結果、前記第1のリミット処理の結果である電流値を減少させて、この減少の結果、前記指令値を減少させて、この減少の結果、前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流値が減少するように前記半導体スイッチング装置を制御する放電抑制制御を行ない、前記力行制御の際に前記蓄電電圧検出手段により検出した電圧値が前記下限値になった際に、前記第1のリミット処理の結果である電流値を0として、この結果、前記指令値を0にして、前記蓄電装置から前記半導体スイッチング装置に流れる電流値が0となるように前記半導体スイッチング装置を制御する放電停止制御を行なう放電制御手段と、
前記インバータ装置が回生制御を行なう際に、前記直流電圧検出手段により検出した電圧値が所定の第1のしきい値電圧まで上昇した際に前記蓄電装置への充電が開始されるように前記半導体スイッチング装置を制御し、前記直流電圧検出手段により検出した電圧値が前記第1のしきい値電圧より低い第2のしきい値電圧まで下降した際に前記蓄電装置への充電が停止するように前記半導体スイッチング装置を制御することで前記蓄電装置への充電を制御する充電制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用制御装置。 A main motor,
An inverter device for controlling the drive of the main motor;
A semiconductor switching device connected to the DC side of the inverter device;
A power storage device connected to the semiconductor switching device;
DC voltage detecting means for detecting a DC side voltage of the inverter device;
First current detection means for detecting a current to the DC side of the inverter device;
A storage voltage detecting means for detecting a terminal voltage of the power storage device;
Second current detection means for detecting a current flowing from the power storage device to the semiconductor switching device;
When the inverter device performs power running control, the semiconductor switching device is configured to start discharging from the power storage device when the current value detected by the first current detection means exceeds a predetermined threshold current. performs discharge start control for controlling said power storage voltage higher predetermined threshold voltage than a predetermined lower limit value of the power storage device is within a usable voltage range the voltage value detected is reduced by the detection means after the start discharge In a state in which the value is less than the threshold voltage value, a first gain process is performed on a value obtained by subtracting the voltage value detected by the storage voltage detection means from the threshold voltage value. Subtracting from the current value, the first current limit value is used as the upper limit value for the current value obtained as a result of the subtraction, while the first current detecting means detects the current value. A second limit process in which the current value, which is the result of the first limit process, is set to the upper limit value for the value obtained by performing the second gain process on the value obtained by subtracting the threshold current value from the current value. The value of this processing result is used as a command value for the current flowing from the power storage device to the semiconductor switching device, and the value obtained by subtracting the current value detected by the second current detection means from the command value is proportional and integral. When the current control output value exceeds the carrier wave output value as a result of the comparison, the current control output value is compared with the output value of the predetermined carrier wave. By generating the gate signal of the semiconductor switching device, the first gain processing is performed as the voltage value detected by the storage voltage detection means decreases below the threshold voltage. As a result, the current value as a result of the first limit process is decreased, and as a result of the decrease, the command value is decreased. It performs discharge suppression control current flowing through the semiconductor switching device controls the semiconductor switching device so as to reduce, when the voltage detected by the stored voltage detecting means during the power running control becomes the lower limit value In addition, the current value that is the result of the first limit processing is set to 0, and as a result, the command value is set to 0, and the current value that flows from the power storage device to the semiconductor switching device becomes 0. Discharge control means for performing discharge stop control for controlling the apparatus;
When the inverter device performs regenerative control , the semiconductor device is configured to start charging the power storage device when the voltage value detected by the DC voltage detecting means rises to a predetermined first threshold voltage. Controlling the switching device so that charging of the power storage device is stopped when the voltage value detected by the DC voltage detecting means drops to a second threshold voltage lower than the first threshold voltage. A vehicle control device comprising: charge control means for controlling charging of the power storage device by controlling the semiconductor switching device.
前記回生制御の際に前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が前記蓄電装置の使用可能な電圧範囲内の所定の上限値となった際に、前記蓄電装置への充電が停止するように前記半導体スイッチング装置を制御する充電停止手段を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。 The charge control means includes
The charging of the power storage device is stopped when the voltage value detected by the power storage voltage detection means during the regeneration control reaches a predetermined upper limit value within the usable voltage range of the power storage device. The vehicle control device according to claim 1 , further comprising a charging stop unit that controls the semiconductor switching device.
前記回生制御の際に前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が増加して前記蓄電装置の使用可能な電圧範囲内の所定の上限値より低い所定のしきい値電圧を超えた際に、前記検出された電圧値と前記所定の上限値より低い所定のしきい値電圧との差分の大小に応じて、前記蓄電装置に流れる電流値が減少するように前記半導体スイッチング装置を制御する充電抑制手段と、
前記蓄電電圧検出手段により検出された電圧値が前記所定の上限値より低い所定のしきい値電圧からさらに増加して前記上限値となった際に、前記蓄電装置に流れる電流値が0となるように前記半導体スイッチング装置を制御する充電停止手段と
を有することを特徴とする請求項1に記載の車両用制御装置。 The charge control means includes
When the voltage value detected by the storage voltage detection means during the regeneration control increases and exceeds a predetermined threshold voltage lower than a predetermined upper limit value within a usable voltage range of the power storage device, Charge suppression for controlling the semiconductor switching device such that the value of the current flowing through the power storage device decreases according to the difference between the detected voltage value and a predetermined threshold voltage lower than the predetermined upper limit value Means,
When the voltage value detected by the storage voltage detection means further increases from a predetermined threshold voltage lower than the predetermined upper limit value and reaches the upper limit value , the current value flowing through the power storage device becomes zero. the vehicle control device according to claim 1, characterized in that said and a charge stopping means for controlling the semiconductor switching device so.
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