JP5104262B2 - Hybrid vehicle control method and hybrid vehicle - Google Patents
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Description
本発明はハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両に関し、特にシリーズハイブリッド車両に好適なハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle control method and a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle control method and a hybrid vehicle suitable for a series hybrid vehicle.
シリーズハイブリッド車両とは、例えば特許文献1に開示されているように、内燃機関によってジェネレータを駆動し、該ジェネレータからモータに電力を供給し、該モータで駆動輪を駆動する車両である。ジェネレータによって生成される交流の一次電流とモータに供給されるべき電流の波形が異なるため、特許文献1の構成では、ジェネレータとモータとの間にコンバータとインバータとを直列に接続し、ジェネレータが生成した一次電流をコンバータで一旦、直流電流に変換し、変換された直流電流をインバータで交流の二次電流に戻してモータに供給するようにしている。
A series hybrid vehicle is a vehicle in which a generator is driven by an internal combustion engine, electric power is supplied from the generator to a motor, and driving wheels are driven by the motor, as disclosed in
また、特許文献2では、コンバータとして、ダイオード整流器を採用する方法が開示されている。
特許文献1の構成では、モータに供給される電流を常にコンバータとインバータで変換していたので、二度にわたる変換による損失が少なからず生じ、電源装置から電力持ち出しが大きくなるという問題を回避することができなかった。
In the configuration of
一方、特許文献2のように、ジェネレータの発電電流をダイオード整流器によって整流する構成では、発電系の損失を大幅に低減することができるが、電源装置の電流をダイオード整流器からジェネレータに流すことはできなくなる。
On the other hand, in the configuration in which the generator current is rectified by the diode rectifier as in
そこで、これらの問題を解決するため、一次電流の波形を変換してモータに導通可能なバイパス経路をコンバータやインバータを含む給電経路と並列に設け、このバイパス経路を経由してジェネレータからモータに一次電流を供給したり、電源装置からジェネレータに電流を供給したりすることが好ましい。 Therefore, in order to solve these problems, a bypass path that converts the waveform of the primary current and can be connected to the motor is provided in parallel with the power supply path including the converter and inverter, and the generator to the motor passes through this bypass path. It is preferable to supply current or supply current from the power supply device to the generator.
しかし、インバータの下流側とジェネレータとの間にバイパス経路を設け、電源装置の電流をインバータで制御してジェネレータに給電することになるので、インバータの下流側に接続されているモータにも電流が流れてしまい、モータが不随意に作動して、車両が走行することも懸念される。 However, since a bypass path is provided between the downstream side of the inverter and the generator, and the current of the power supply device is controlled by the inverter to supply power to the generator, current is also supplied to the motor connected to the downstream side of the inverter. There is also a concern that the vehicle will run involuntarily and the vehicle will run involuntarily.
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、ジェネレータの発電電流をダイオード整流器によって整流するシリーズハイブリッド車両において、比較的簡素で廉価な構成でジェネレータによるクランキングを可能とすることのできるハイブリッド車両の制御方法およびハイブリッド車両を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a series hybrid vehicle that rectifies a generator current generated by a diode rectifier, the hybrid vehicle can enable cranking by the generator with a relatively simple and inexpensive configuration. It is an object to provide a control method and a hybrid vehicle.
上記課題を解決するために本発明は、内燃機関に駆動されて交流の一次電流を発電可能であるとともに、交流電流の供給によってトルクを出力可能な多相交流器からなるモータジェネレータと、前記一次電流を直流電流に変換するダイオード整流器と、前記ダイオード整流器が整流した直流電流を交流の二次電流に変換可能なインバータと、前記ダイオード整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と、前記ダイオード整流器と前記インバータとを直列に経由して電流を車両駆動用のモータに供給する第1の給電経路と、前記一次電流を前記モータに導通可能に前記第1の給電経路と並列に設けられた第2の給電経路と、前記第2の給電経路に設けられた交流変換器とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、前記車両の運転状態を判定する運転状態判定ステップと、前記内燃機関の前記モータジェネレータによるクランキングの要否を判定するクランキング要否判定ステップと、前記車両が停止中において、前記クランキングが必要であると判定された場合に、前記インバータから前記モータへの駆動電流を規制しつつ、前記電源装置の電力を前記インバータから前記第2の給電経路を介して前記モータジェネレータに供給するクランキング制御ステップとを備え、前記クランキング制御ステップは、前記電源装置から出力される直流電流を前記インバータによって高周波の単相交流電流に変換した後、前記交流変換器で、当該モータジェネレータの相数に対応する多相交流電流に変換し、前記モータジェネレータに給電するステップであることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法である。この態様では、ダイオード整流器を用いてモータジェネレータからの一次電流を直流電流に変換しているので、発電系の損失を大幅に低減することができる。加えて、ダイオード整流器やモータジェネレータ等からなる第1の給電経路と並列に第2の給電経路を設け、この第2の給電経路からモータジェネレータの一次電流を二次電流に波形変換してモータに供給できるようにしているので、この点からも発電系の損失を大幅に低減することができる。そして、車両の停止中にモータジェネレータによるクランキング要請が生じた場合には、電源装置からの電力をインバータから第2の給電経路を経由してモータジェネレータに供給することができる。しかも、クランキング制御ステップでは、インバータからモータへの通電が規制されているので、停止時の車両が不随意に走行し始めるおそれはない。特に、本発明では、多相交流器からなるモータジェネレータに電源装置から電流を供給するに当たり、インバータによって高周波の単相交流電流が生成されるので、この電流がモータに流れても、モータが不随意に作動することがない。その上で、交流変換器でモータジェネレータを作動させることができるので、車両の停止時において、安全にモータジェネレータによる内燃機関の始動(クランキング)を図ることができる。
The present invention in order to solve the above problems, with the primary current of the AC is driven to the internal combustion engine can generate electric power, a motor generator and an output multiphase alternator torque by the supply of the alternating current, the primary A diode rectifier for converting a current into a direct current, an inverter capable of converting a direct current rectified by the diode rectifier into an AC secondary current, a power supply device connected between the diode rectifier and the inverter, and A first power supply path that supplies a current to a vehicle driving motor via a diode rectifier and the inverter in series, and a first power supply path that is connected in parallel to the first power supply path so that the primary current can be conducted to the motor. A control method for a hybrid vehicle comprising a second power feeding path and an AC converter provided in the second power feeding path, wherein An operation state determination step for determining a state, a cranking necessity determination step for determining whether cranking by the motor generator of the internal combustion engine is necessary, and a determination that the cranking is necessary when the vehicle is stopped A cranking control step for supplying a power of the power supply device from the inverter to the motor generator via the second power supply path while regulating a drive current from the inverter to the motor. In the cranking control step, the DC current output from the power supply device is converted into a high-frequency single-phase AC current by the inverter, and then the AC converter converts the DC current corresponding to the number of phases of the motor generator. into a current, characterized in that it is a step of supplying power to the motor generator Ha Brides is a control method for a vehicle. In this aspect, since the primary current from the motor generator is converted into a direct current using the diode rectifier, the loss of the power generation system can be greatly reduced. In addition, a second power supply path is provided in parallel with the first power supply path composed of a diode rectifier, a motor generator, etc., and the motor generator primary current is converted into a secondary current waveform from the second power supply path to the motor. Since the power can be supplied, the loss of the power generation system can be greatly reduced from this point. When a cranking request is generated by the motor generator while the vehicle is stopped, the power from the power supply device can be supplied from the inverter to the motor generator via the second power supply path. In addition, in the cranking control step, since energization from the inverter to the motor is restricted, there is no possibility that the vehicle at the time of stoppage will start traveling involuntarily. In particular, in the present invention, when a current is supplied from a power supply device to a motor generator composed of a multi-phase AC generator, a high-frequency single-phase AC current is generated by an inverter. Does not work at will. In addition, since the motor generator can be operated by the AC converter, the internal combustion engine can be safely started (cranked) by the motor generator when the vehicle is stopped.
好ましい態様において、前記クランキング制御ステップに先立って、前記第1の給電経路と前記モータとの経路を遮断する通電遮断ステップをさらに備えている。この態様では、通電遮断ステップによってモータへの給電が阻止されるので、車両の停止時において、安全にモータジェネレータによる内燃機関の始動(クランキング)を図ることができる。 In a preferred aspect, prior to the cranking control step, there is further provided an energization cutoff step of interrupting the path between the first power feeding path and the motor. In this aspect, since the power supply to the motor is blocked by the energization cut-off step, it is possible to safely start (cranking) the internal combustion engine by the motor generator when the vehicle is stopped.
本発明の別の態様は、内燃機関と、前記内燃機関に駆動されて交流の一次電流を発電可能であるとともに、交流電流の供給によってトルクを出力可能な多相交流器からなるモータジェネレータと、前記一次電流を直流電流に変換するダイオード整流器と、前記ダイオード整流器が整流した直流電流を交流の二次電流に変換可能なインバータと、前記ダイオード整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置とを備えたハイブリッド車両であって、前記ダイオード整流器と前記インバータとを直列に経由して電流を車両駆動用のモータに供給する第1の給電経路と、前記一次電流を前記モータに導通可能に前記第1の給電経路と並列に設けられた第2の給電経路と、前記第2の給電経路に設けられた交流変換器と、各給電経路の通電を制御する制御装置とを設け、前記制御装置は、前記内燃機関の前記モータジェネレータによるクランキングの要否を判定する機能を含み、前記車両の運転状態を判定する運転状態判定部と、前記車両が停止中において、前記クランキングが必要であると判定された場合に、前記インバータから前記モータへの駆動電流を規制しつつ、前記電源装置の電力を前記インバータから前記第2の給電経路を介して前記モータジェネレータに供給するクランキング制御部とを備え、前記クランキング制御部は、前記電源装置から出力される直流電流を前記インバータによって高周波の単相交流電流に変換した後、前記交流変換器で、当該モータジェネレータの相数に対応する多相交流電流に変換し、前記モータジェネレータに給電するものであることを特徴とするハイブリッド車両である。この態様では、ダイオード整流器を用いてモータジェネレータからの一次電流を直流電流に変換しているので、発電系の損失を大幅に低減することができる。加えて、ダイオード整流器やモータジェネレータ等からなる第1の給電経路と並列に第2の給電経路を設け、この第2の給電経路からモータジェネレータの一次電流を二次電流に波形変換してモータに供給できるようにしているので、この点からも発電系の損失を大幅に低減することができる。そして、車両の停止中にモータジェネレータによるクランキング要請が生じた場合には、電源装置からの電力をインバータから第2の給電経路を経由してモータジェネレータに供給することができる。しかも、クランキング制御部は、インバータからモータへの電流を規制するので、停止時の車両が不随意に走行し始めるおそれはない。特に、本発明では、多相交流器からなるモータジェネレータに電源装置から電流を供給するに当たり、インバータによって高周波の単相交流電流が生成されるので、この電流がモータに流れても、モータが不随意に作動することがない。その上で、交流変換器でモータジェネレータを作動させることができるので、車両の停止時において、安全にモータジェネレータによる内燃機関の始動(クランキング)を図ることができる。 Another aspect of the present invention is an internal combustion engine, a motor generator that is driven by the internal combustion engine and can generate a primary current of alternating current, and a multiphase alternating current generator that can output torque by supplying alternating current; A diode rectifier for converting the primary current into a direct current; an inverter capable of converting the direct current rectified by the diode rectifier into an alternating secondary current; and a power supply device connected between the diode rectifier and the inverter. A first electric power supply path for supplying current to a motor for driving the vehicle via the diode rectifier and the inverter in series, and the primary current can be conducted to the motor. A second power supply path provided in parallel with the first power supply path, an AC converter provided in the second power supply path, and energization of each power supply path are controlled. A control device that includes a function of determining whether or not cranking by the motor generator of the internal combustion engine is necessary, and a driving state determination unit that determines a driving state of the vehicle, and the vehicle is stopped When it is determined that the cranking is necessary, the power of the power supply device is controlled from the inverter via the second power supply path while regulating the drive current from the inverter to the motor. A cranking control unit that supplies the motor generator, and the cranking control unit converts the direct current output from the power supply device into a high-frequency single-phase alternating current by the inverter, and then the alternating current converter, JP it into a polyphase alternating current corresponding to the number of phases of the motor-generator, is to power the motor-generator It is a hybrid vehicle to be. In this aspect, since the primary current from the motor generator is converted into a direct current using the diode rectifier, the loss of the power generation system can be greatly reduced. In addition, a second power supply path is provided in parallel with the first power supply path composed of a diode rectifier, a motor generator, etc., and the motor generator primary current is converted into a secondary current waveform from the second power supply path to the motor. Since the power can be supplied, the loss of the power generation system can be greatly reduced from this point. When a cranking request is generated by the motor generator while the vehicle is stopped, the power from the power supply device can be supplied from the inverter to the motor generator via the second power supply path. In addition, since the cranking control unit regulates the current from the inverter to the motor, there is no possibility that the vehicle at the time of the stop starts involuntarily. In particular, in the present invention, when a current is supplied from a power supply device to a motor generator composed of a multi-phase AC generator, a high-frequency single-phase AC current is generated by an inverter. Does not work at will. In addition, since the motor generator can be operated by the AC converter, the internal combustion engine can be safely started (cranked) by the motor generator when the vehicle is stopped.
本発明のハイブリッド車両において、前記インバータと前記モータとの間に設けられたスイッチを備え、前記クランキング制御部は、前記車両が停止中において、前記クランキングが必要であると判定された場合に、前記電源装置から前記モータジェネレータへの給電に先立って、前記スイッチを遮断制御するものであることが好ましい。 The hybrid vehicle of the present invention includes a switch provided between the inverter and the motor, and the cranking control unit determines that the cranking is necessary when the vehicle is stopped. Preferably, the switch is controlled to be cut off before the power supply from the power supply device to the motor generator.
以上説明したように、本発明は、ダイオード整流器を用いてモータジェネレータからの一次電流を直流電流に変換しているので、発電系の損失を大幅に低減することができる。加えて、ダイオード整流器やモータジェネレータ等からなる第1の給電経路と並列に第2の給電経路を設け、この第2の給電経路からモータジェネレータの一次電流を二次電流に波形変換してモータに供給できるようにしているので、この点からも発電系の損失を大幅に低減することができる。そして、車両の停止中にモータジェネレータによるクランキング要請が生じた場合には、電源装置からの電力をインバータから第2の給電経路を経由してモータジェネレータに供給することができる。しかも、クランキング制御ステップでは、インバータからモータへの通電が規制されているので、停止時の車両が不随意に走行し始めるおそれはない。従って本発明によれば、ジェネレータの発電電流をダイオード整流器によって整流するシリーズハイブリッド車両において、比較的簡素で廉価な構成でジェネレータによるクランキングを可能とすることができるという顕著な効果を奏する。 As described above, according to the present invention, since the primary current from the motor generator is converted into the direct current using the diode rectifier, the loss of the power generation system can be greatly reduced. In addition, a second power supply path is provided in parallel with the first power supply path composed of a diode rectifier, a motor generator, etc., and the motor generator primary current is converted into a secondary current waveform from the second power supply path to the motor. Since the power can be supplied, the loss of the power generation system can be greatly reduced from this point. When a cranking request is generated by the motor generator while the vehicle is stopped, the power from the power supply device can be supplied from the inverter to the motor generator via the second power supply path. In addition, in the cranking control step, since energization from the inverter to the motor is restricted, there is no possibility that the vehicle at the time of stoppage will start traveling involuntarily. Therefore, according to the present invention, in a series hybrid vehicle that rectifies the generated current of the generator by the diode rectifier, it is possible to achieve a remarkable effect that the cranking by the generator can be performed with a relatively simple and inexpensive configuration.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施の一形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、本実施形態に係るハイブリッド車両は、内燃機関10と、この内燃機関10によって駆動されるモータジェネレータとしてのモータジェネレータ20とを有しているシリーズハイブリッド車両である。
With reference to FIG. 1, the hybrid vehicle according to the present embodiment is a series hybrid vehicle having an
内燃機関10は、例えば多気筒4サイクルガソリン内燃機関であり、シリンダヘッドとシリンダブロックとによって要部が構成される本体11と、この本体11に形成される複数列の気筒12と、各気筒12に新気を導入するインテークマニホールド14と、各気筒12の既燃ガスを排出するエキゾーストマニホールド15とを備えている。本体11には、各気筒12に対応して設けられた燃料噴射弁16および点火プラグ17が取り付けられている。そして、各気筒12に設けられたピストンを昇降させることにより、当該ピストンに接続されたクランク軸10aを駆動するように構成されている。また、インテークマニホールド14には、新気の量を調整するためのスロットル弁18が設けられており、スロットルボディのアクチュエータ19によって駆動されるようになっている。
The
モータジェネレータ20は、内燃機関10のクランク軸10aに連結された例えば3相の多相発電機であり、内燃機関10に駆動されることによって交流電流を出力するとともに、交流電流が供給されることによって内燃機関10を始動するモータとしても機能するように構成されている。モータジェネレータ20には、図略のトルクコントローラが設けられており、このトルクコントローラを介して後述する制御ユニット100に制御されるように構成されている。
The
モータジェネレータ20は、ダイオード整流器21に接続されている。ダイオード整流器21は、モータジェネレータ20の相数nに対応した複数組のダイオードを有している。ダイオード整流器21の出力端子は、DCバスライン22に接続されている。DCバスライン22には、コンデンサC1が接続されている。
The
本実施形態においては、このDCバスライン22にインバータ23が接続されており、これらモータジェネレータ20、DCバスライン22、並びにインバータ23が3相の第1の給電経路を構成している。
In the present embodiment, an
インバータ23は、負荷となる多相モータ25の相数に応じた複数組の素子を有している。各素子は、それぞれトランジスタやダイオード等で構成されている。また、インバータ23は、モータ25に接続されている。そして、ダイオード整流器21から出力された直流電流を二次電流Diとしての交流電流に変換し、モータ25に通電するように構成されている。
The
モータ25は、ハイブリッド車両のディファレンシャル機構26に接続され、このディファレンシャル機構26を介してハイブリッド車両の後輪27側の車軸28を駆動するものである。モータ25には、図略のモータトルクコントローラが設けられており、このモータトルクコントローラを介して後述する制御ユニット100に制御されるように構成されている。
The
さらに、DCバスライン22には、電源装置30が接続されている。
Further, a
次に、モータジェネレータ20とモータ25との間には、第1の給電経路と並列に第2の給電経路を構成するバイパス回路40が設けられている。
Next, a
バイパス回路40は、モータジェネレータ20等の各相(u相、v相、w相)に対応して相毎に設けられたACバイパススイッチ41〜43で構成されている。
The
図2は、図1のバイパス回路40のACバイパススイッチ41〜43の詳細を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the AC bypass switches 41 to 43 of the
図2も参照して、各ACバイパススイッチ41〜43は、モータジェネレータ20からモータ25へ流れる方向の電流を制御する順方向用トランジスタ41a〜43aと、モータ25からモータジェネレータ20へ流れる方向の電流を制御する逆方向用トランジスタ41b〜43bと二つ一組で構成した半導体スイッチで具体化されている。各トランジスタ41a〜43a、41b〜43bは、詳しくは後述する制御ユニット100によってON/OFF動作が制御されるように構成されている。
Referring also to FIG. 2, each
図1を参照して、同図に示したハイブリッド車両は、制御ユニット(PCM:Powertrain Control Module)100によって制御される。 Referring to FIG. 1, the hybrid vehicle shown in FIG. 1 is controlled by a control unit (PCM: Powertrain Control Module) 100.
制御ユニット100は、CPU、メモリ等を備えたマイクロプロセッサであり、プログラムモジュールによって、入力要素からの検出信号を読み取り、所定の演算処理を実行して制御信号を出力要素に出力するものである。なお、図示の例では、一つのユニットとして制御ユニット100を表しているが、具体的な態様としては、複数のユニットを組み合わせたモジュールアッセンブリであってもよい。
The
図3は、図1に示したハイブリッド車両の制御装置としての制御ユニット100を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a
図1および図3を参照して、制御ユニット100の入力要素としては、ハイブリッド車両の運転状態を判定するための車速センサSN1、アクセル開度センサSN2、並びにブレーキセンサSN3が含まれている。また、モータジェネレータ20からモータ25への給電を制御するために、種々のセンサが設けられている。
Referring to FIGS. 1 and 3, input elements of
まず、モータジェネレータ20の状態を検出するために、モータジェネレータ20には、その出力電流を検出するMG電流センサSN4と、回転速度を検出するMG回転角センサSN5とが設けられ、制御ユニット100に接続されている。
First, in order to detect the state of the
次に、給電方向や電源装置30による給電/回生等を制御するために、DCバスライン22には、当該DCバスライン22の電圧を検出するDCバスライン電圧センサSN6が設けられ、電源装置30には、バッテリ電圧(蓄電量検出)センサSN7が設けられ、それぞれ制御ユニット100に接続されている。
Next, the
さらに、モータ25自身の運転状態や給電方法等を制御するために、モータ25には、モータ電流センサSN8と、モータ回転角センサSN9とが設けられ、制御ユニット100に接続されている。
Further, in order to control the operating state of the
また、制御ユニット100の出力要素としては、燃料噴射弁16、点火プラグ17、スロットル弁アクチュエータ19、モータジェネレータ20、ダイオード整流器21、インバータ23、ACバイパススイッチ41〜43が含まれる。
Output elements of the
図示の例において、制御ユニット100は、運転状態判定部101、一次電流判定部102、駆動電流判定部103、差分値判定部104、給電制御部110、電流調整部111、クランキング制御部112、回生運転制御部113、並びに内燃機関制御部114を論理的に構成している。
In the illustrated example, the
運転状態判定部101は、ハイブリッド車両の運転状態を各センサSN1〜SN9の検出に基づいて判定する論理的なモジュールである。本実施形態において、運転状態判定部101は、ハイブリッド車両の走行時において、回転速度と出力電流とで決まるモータジェネレータ20の動作点を判定する機能も備えている。本実施形態においては、モータジェネレータ20による内燃機関10のクランキングの要否をも、この運転状態判定部101で判定するように構成されている。制御ユニット100のメモリには、予め、実験等によって得られたクランキングの要否を判定するデータマップが記憶されており、車速センサSN1、アクセル開度センサSN2、ブレーキセンサSN3、バッテリ電圧センサSN7の出力値に基づいて、クランキングの要否を判定することができるようになっている。
The driving
一次電流判定部102は、モータジェネレータ20が作動することによって生成される交流電流の位相や振幅、周波数をMG電流センサSN4の検出値に基づいて判定する論理的なモジュールである。
Primary
駆動電流判定部103は、モータ25が作動するために必要な交流電流の位相や振幅、周波数を、運転状態判定部101の判定やモータ25の仕様に基づく制御パラメータ等によって判定する論理的なモジュールである。
The drive
差分値判定部104は、一次電流判定部102によって判定された一次電流Giの振幅の絶対値から駆動電流判定部103によって判定された駆動電流Diの振幅の絶対値の差分値を制御パラメータとして演算し、判定する論理的なモジュールである。
The difference
給電制御部110は、モータ25を作動させるための給電制御、具体的には、供給源をモータジェネレータ20にするか、電源装置30にするか、双方にするかを選択的に判定する制御を司る論理的なモジュールである。
The power
電流調整部111は、給電制御部110によってモータジェネレータ20からモータ25に電力を供給する際、差分値を演算して、過剰電流が生じている場合には電源装置30に流すとともに、不足電流が生じている場合には、電源装置30から不足分をモータ25に補填するように電流を制御する論理的なモジュールである。
When the power
クランキング制御部112は、モータジェネレータ20を用いて内燃機関10を始動する制御を司る論理的なモジュールである。本実施形態において、クランキング制御部112は、モータジェネレータ20による内燃機関10のクランキング動作の際、モータジェネレータ20に給電する際の電流値や、インバータ23並びにACバイパススイッチ41〜43によるスイッチング制御をも司り、これによって、電源装置30から出力された直流電流をインバータ23によって単相の交流電流に変換したり、直流のままACバイパススイッチ41〜43に流したり、バイパス回路40を流れる電流をACバイパススイッチ41〜43で三相交流電流に変換したりすることができるように構成されている。
The cranking
回生運転制御部113は、電源装置30のバッテリ回生時の運転を制御する論理的なモジュールである。
The regenerative
内燃機関制御部114は、燃料噴射弁16、点火プラグ17、スロットル弁アクチュエータ19等を制御することにより、内燃機関10の回転速度を制御して、モータジェネレータ20の回転速度を制御する論理的なモジュールである。
The internal combustion
図4は、本実施形態に係る制御ユニット100の各モジュールによる制御例を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of control by each module of the
図4を参照して、本実施形態における制御ユニット100は、車両の停止中も各入力要素からの信号をモニタしている。この状態で、車速センサSN1、アクセル開度センサSN2、ブレーキセンサSN3、バッテリ電圧センサSN7の出力値を読み取り(ステップS1)、これらの出力結果と予めマッピングされているクランキング条件とを照合して、モータジェネレータ20によるクランキングの要否を判定する(ステップS2)。
Referring to FIG. 4, the
仮に、クランキング動作が不要であると判定された場合には、モータ25への給電制御サブルーチンを実行し(ステップS7)、その後、ステップS1に移行する。モータ25への給電制御サブルーチンS7は、第1の給電経路としてのダイオード整流器21やインバータ23による一次電流Giの変換を経てモータ25の駆動に好適な二次電流Diを生成し、モータ25に供給する方法で周知の構成と同様に行われるが、本実施形態においては、第2の給電経路としてのバイパス回路40が設けられていることから、運転状況に応じて、バイパス回路40を用いてモータジェネレータ20からの一次電流GiをACバイパススイッチ41〜43で二次電流Diに変換し、モータ25に供給するようにしてもよい。
If it is determined that the cranking operation is unnecessary, a power supply control subroutine for the
他方、ステップS2において、クランキング動作が必要であると判定した場合、制御ユニット100は、さらに車両が停止中であるか否かを判定する(ステップS4)。
On the other hand, when it is determined in step S2 that the cranking operation is necessary, the
仮に、車両が停止中である場合、詳しくは後述するモータジェネレータ20への給電制御サブルーチン(クランキング制御ステップの一例)を実行し(ステップS5)、このサブルーチンによって内燃機関10のクランキングを実行する。次いでクランキングが終了したか否かが判定され(ステップS6)、終了していない場合には、ステップS4に移行するとともに、終了している場合には、ステップS7のサブルーチンを実行する。本実施形態において、ステップS4やステップS6における判定は、内燃機関10の回転速度を検出し、この回転速度が所定の値以下であるか否かによって判定されるようになっている。
If the vehicle is stopped, a power supply control subroutine (an example of a cranking control step) to the
他方、ステップS4において、車両が走行中であった場合、制御ユニット100は、モータジェネレータ20とモータ25の双方に給電する制御を実行する。具体的には、モータジェネレータ20の駆動に必要な3相交流電流と、モータ25の駆動に必要な3相交流電流の合成波を演算し(ステップS8)、演算された合成波が出力されるように電源装置30から出力される直流電流をインバータ23で変換させる(ステップS9)。これにより、モータ25は、合成波のうち、当該モータ25を駆動するための交流成分によって、駆動される。さらに、制御ユニット100は、モータジェネレータ20が駆動されるのに好適な3相交流電流に合成波が変換されるようにACバイパススイッチ41〜43を制御する。この結果、モータジェネレータ20も好適な電流によって駆動され、内燃機関10をクランキングすることになる(ステップS10)。その後、ステップS6に移行し、上述した処理が繰り返される。
On the other hand, in step S4, when the vehicle is traveling, the
図5および図6は、図4のフローチャートにおけるモータジェネレータ20への給電制御サブルーチンの具体例をそれぞれ示し、(A)は当該サブルーチンのフローチャート、(B)は、(A)のサブルーチンを実行した場合の通電特性図である。
FIGS. 5 and 6 respectively show specific examples of a subroutine for controlling power supply to the
まず、図5(A)(B)に示す例では、電源装置30から出力された直流電流をそのままインバータ23からバイパス回路40のACバイパススイッチ41〜43に流し(ステップS51)、ACバイパススイッチ41〜43で直流電流を交流電流に変換して、モータジェネレータ20で駆動トルクが出力されるようにしている(ステップS52)。
First, in the example shown in FIGS. 5A and 5B, the direct current output from the
具体的には、図5(B)に示すように、3相のうちの一つのライン(図示の例ではu相)に正の電圧を供給し、他のライン(v相、w相)については、負の電圧を供給して、全体として、直流が流れるように電源装置30が制御されている。図示の例では、負の電圧が印加されるラインの電圧n(V)の絶対値に対して、正の電圧が印加されるラインの電圧の絶対値を2倍に設定している。なお、図5(B)の態様は、一例であって、例えば、正の電圧が複数のラインであってもよい。
Specifically, as shown in FIG. 5B, a positive voltage is supplied to one of the three phases (u phase in the illustrated example) and the other lines (v phase, w phase) are supplied. The
このように、クランキング制御ステップ(ステップS5)として、電源装置30から供給された直流電流をACバイパススイッチ41〜43で交流電流に変換してモータジェネレータ20に供給するステップを採用している場合には、電源装置30からインバータ23を経由してバイパス回路40に送電する際、インバータ23から一部の電流がモータ25に流れることになる。しかし、インバータ23から出力される電流は直流であるため、この電流がモータ25に流れてもモータ25が不随意に作動することがない。従って、特別な手段を講じることなく、モータジェネレータ20に給電し、安全にモータジェネレータ20による内燃機関10の始動(クランキング)を図ることができる。また、インバータ23での複雑な変換制御が不要になるので、制御が簡素化し、信頼性も高くなる。
As described above, as the cranking control step (step S5), the step of converting the direct current supplied from the
他方、図6(A)(B)の具体例では、電源装置30から電力をインバータ23に供給し(ステップS501)、インバータ23によって、図6(B)に示すように、例えばu相、v相、w相の順に流れる単相交流電流に変換し(ステップS502)、この単相交流電流をACバイパススイッチ41〜43でモータジェネレータ20の駆動に好適な交流電流に変換し、モータジェネレータ20に供給するようにしている(ステップS503)。図6(A)(B)の具体例では、インバータ23から出力された単相交流電流がモータ25にも供給されることになるが、多相電動機であるモータ25は、図6(B)に示すような単相交流電流では駆動されないので、モータ25が不随意に作動することはない。
On the other hand, in the specific example of FIGS. 6A and 6B, power is supplied from the
このように、モータジェネレータ20が、多相交流器20であり、クランキング制御ステップ(ステップS5)が、電源装置30から出力される直流電流をインバータ23によって高周波の単相交流電流に変換した後、ACバイパススイッチ41〜43で、当該モータジェネレータ20の相数に対応する多相交流電流に変換し、モータジェネレータ20に給電するステップである場合、多相交流器20に電源装置30から電流を供給するに当たり、インバータ23によって高周波の単相交流電流が生成されるので、この電流がモータ25に流れても、モータ25が不随意に作動することがない。その上で、ACバイパススイッチ41〜43でモータジェネレータ20を作動させることができるので、車両の停止時において、安全にモータジェネレータ20による内燃機関10の始動(クランキング)を図ることができる。
As described above, after the
以上説明したように、本実施形態は、内燃機関10と、内燃機関10に駆動されて交流の一次電流Giを発電可能であるとともに、交流電流の供給によってトルクを出力可能なモータジェネレータ20と、一次電流Giを直流電流に変換するダイオード整流器21と、ダイオード整流器21が整流した直流電流を交流の二次電流Diに変換可能なインバータ23と、ダイオード整流器21とインバータ23との間に接続される電源装置30とを備えたハイブリッド車両であって、ダイオード整流器21とインバータ23とを直列に経由して電流を車両駆動用のモータ25に供給する第1の給電経路と、一次電流Giをモータ25に導通可能に第1の給電経路と並列に設けられた第2の給電経路と、第2の給電経路に設けられ、一次電流Giの波形を変換可能なACバイパススイッチ41〜43と、各給電経路の通電を制御する制御ユニット100とを設け、制御ユニット100は、内燃機関10のモータジェネレータ20によるクランキングの要否を判定する機能を含み、車両の運転状態を判定する運転状態判定部101と、車両が停止中において、クランキングが必要であると判定された場合に、インバータ23からモータ25への駆動電流を規制しつつ、電源装置30の電力をインバータ23から第2の給電経路を介してモータジェネレータ20に供給するクランキング制御部112とを備えているハイブリッド車両である。
As described above, the present embodiment includes the
かかるハイブリッド車両の制御方法においては、図4〜図6に示したように、車両の運転状態を判定する運転状態判定ステップ(ステップS1)と、内燃機関10のクランキング要否を判定するクランキング要否判定ステップ(ステップS2)と、車両が停止中において、内燃機関10のクランキングが必要であると判定された場合(ステップS2、S4における判定が何れもYESの場合)に、インバータ23からモータ25への駆動電流を規制しつつ、電源装置30の電力をインバータ23から第2の給電経路を介してモータジェネレータ20に供給するクランキング制御ステップ(ステップS5の通電制御サブルーチン)とを備えている。このため本実施形態では、ダイオード整流器21を用いてモータジェネレータ20からの一次電流Giを直流電流に変換しているので、発電系の損失を大幅に低減することができる。加えて、ダイオード整流器21やモータジェネレータ20等からなる第1の給電経路と並列に第2の給電経路としてのバイパス回路40を設け、このバイパス回路40からモータジェネレータ20の一次電流Giを波形変換してモータ25に供給できるようにしているので、この点からも発電系の損失を大幅に低減することができる。そして、車両の停止中にモータジェネレータ20によるクランキング要請が生じた場合には、電源装置30からの電力をインバータ23からバイパス回路40を経由してモータジェネレータ20に供給することができる。しかも、クランキング制御ステップ(ステップS5の通電制御サブルーチン)では、インバータ23からモータ25への通電が規制されているので、停止時の車両が不随意に走行し始めるおそれはない。
In such a hybrid vehicle control method, as shown in FIGS. 4 to 6, an operation state determination step (step S <b> 1) for determining the operation state of the vehicle, and cranking for determining whether or not the
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例を示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。 The above-described embodiment is merely a preferred specific example of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment.
図7は、本発明の別の実施形態に係るハイブリッド車両の概略構成図である。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle according to another embodiment of the present invention.
図7を参照して、同図に示す実施形態では、インバータ23とモータ25との間に、3相の給電スイッチ50を設け、この給電スイッチ50を制御ユニット100で開閉制御可能に構成している点のみが図1の構成と異なっている。
Referring to FIG. 7, in the embodiment shown in FIG. 7, a three-phase
図8は、図7の実施形態に係る制御ユニット100の各モジュールによる制御例を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of control by each module of the
図8を参照して、図7のハイブリッド車両を採用した場合には、ステップS4において車両停止中であると判定された場合には、給電スイッチ50が遮断され、車両が走行中であると判定された場合には、給電スイッチ50が接続される点が図4のフローチャートと異なっている。
Referring to FIG. 8, when the hybrid vehicle of FIG. 7 is adopted, when it is determined in step S4 that the vehicle is stopped,
車両停止中においては、給電スイッチ50が遮断されるため、電源装置30からインバータ23に給電されても、モータ25に電流が流れることはない。
Since the
従って、ステップS5の給電制御サブルーチンにおいても、簡素な制御を実行することができる。 Therefore, simple control can also be executed in the power supply control subroutine of step S5.
図9は、図8のフローチャートにおける給電制御サブルーチンの具体例を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing a specific example of the power supply control subroutine in the flowchart of FIG.
図9を参照して、この制御例においては、電源装置30から電力がインバータ23に供給され(ステップS511)、インバータ23が供給された直流電流をモータジェネレータ20の駆動に好適な3相の交流電流に変換する(ステップS512)。他方、バイパス回路40のACバイパススイッチ41〜43は、供給された交流電流をそのままモータジェネレータに供給するようにONになっているので、インバータ23に変換された交流電流は、バイパス回路40からモータジェネレータ20に供給される。
Referring to FIG. 9, in this control example, power is supplied from
このように、図7〜図8に示した実施形態では、クランキング制御ステップ(ステップS5の通電制御サブルーチン)に先立って、第1の給電経路とモータ25との経路を遮断する通電遮断ステップ(ステップS20)をさらに備えている。このため、通電遮断ステップ(ステップS20)によってモータ25への給電が阻止されるので、車両の停止時において、安全にモータジェネレータ20による内燃機関10の始動(クランキング)を図ることができる。
As described above, in the embodiment shown in FIGS. 7 to 8, prior to the cranking control step (the energization control subroutine of step S <b> 5), the energization cutoff step (blocking the path between the first power supply path and the motor 25) ( Step S20) is further provided. For this reason, since the power supply to the
また、バイパス回路40は、一次電流Giの波形を変換可能な各種の変換回路を採用することが可能であり、例えば、双方向のON/OFFスイッチを有し、入力側にフィルタ回路を備えたマトリックスコンバータで構成されていてもよい。
The
さらに、図4、図8のフローチャートにおいて、ステップS10を省略し、モータジェネレータ20とモータ25の合成波をそのままモータジェネレータ20に通電してもよい。
Furthermore, in the flowcharts of FIGS. 4 and 8, step S <b> 10 may be omitted, and the
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
10 内燃機関
20 モータジェネレータ
21 ダイオード整流器(第1の給電経路の要部)
23 インバータ(第1の給電経路の要部)
25 多相モータ
30 電源装置
40 バイパス回路(第2の給電経路の一例)
41-43 ACバイパススイッチ
100 制御ユニット(制御装置の一例)
101 運転状態判定部
112 クランキング制御部
114 内燃機関制御部
Gi 一次電流
Di 二次電流
SN1 車速センサ
SN2 アクセル開度センサ
SN3 ブレーキセンサ
SN4 MG電流センサ
SN5 MG回転角センサ
SN6 バスライン電圧センサ
SN7 バッテリ電圧センサ
SN8 モータ電流センサ
SN9 モータ回転角センサ
DESCRIPTION OF
23 Inverter (the main part of the first power supply path)
25
41-43
101 Operating
Claims (4)
前記車両の運転状態を判定する運転状態判定ステップと、
前記内燃機関の前記モータジェネレータによるクランキングの要否を判定するクランキング要否判定ステップと、
前記車両が停止中において、前記クランキングが必要であると判定された場合に、前記インバータから前記モータへの駆動電流を規制しつつ、前記電源装置の電力を前記インバータから前記第2の給電経路を介して前記モータジェネレータに供給するクランキング制御ステップとを備え、
前記クランキング制御ステップは、前記電源装置から出力される直流電流を前記インバータによって高周波の単相交流電流に変換した後、前記交流変換器で、当該モータジェネレータの相数に対応する多相交流電流に変換し、前記モータジェネレータに給電するステップである
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 With a primary current of an AC driven into the internal combustion engine can generate electric power, a motor generator and an output multiphase alternator torque by the supply of the alternating current, a diode rectifier for converting the primary current to direct current, An inverter capable of converting a DC current rectified by the diode rectifier into an AC secondary current, a power supply device connected between the diode rectifier and the inverter, and the diode rectifier and the inverter via the inverter in series. A first power supply path for supplying current to the motor for driving the vehicle, a second power supply path provided in parallel with the first power supply path so that the primary current can be conducted to the motor, and the second A control method for a hybrid vehicle including an AC converter provided in a power supply path of
A driving state determination step for determining a driving state of the vehicle;
A cranking necessity determination step for determining whether cranking by the motor generator of the internal combustion engine is necessary;
When it is determined that the cranking is necessary while the vehicle is stopped, the drive power from the inverter to the motor is regulated and the power of the power supply device is transferred from the inverter to the second power supply path. a cranking control step to be supplied to the motor generator via,
In the cranking control step, a DC current output from the power supply device is converted into a high-frequency single-phase AC current by the inverter, and then the AC converter converts a multiphase AC current corresponding to the number of phases of the motor generator. And converting the power into the motor generator
Control method for a hybrid vehicle, wherein a call.
前記クランキング制御ステップに先立って、前記第1の給電経路と前記モータとの経路を遮断する通電遮断ステップをさらに備えている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 The method for controlling a hybrid vehicle according to claim 1 ,
Prior to the cranking control step, the hybrid vehicle control method further includes an energization cut-off step of cutting off the path between the first power feeding path and the motor.
前記内燃機関に駆動されて交流の一次電流を発電可能であるとともに、交流電流の供給によってトルクを出力可能な多相交流器からなるモータジェネレータと、
前記一次電流を直流電流に変換するダイオード整流器と、
前記ダイオード整流器が整流した直流電流を交流の二次電流に変換可能なインバータと、
前記ダイオード整流器と前記インバータとの間に接続される電源装置と
を備えたハイブリッド車両であって、
前記ダイオード整流器と前記インバータとを直列に経由して電流を車両駆動用のモータに供給する第1の給電経路と、
前記一次電流を前記モータに導通可能に前記第1の給電経路と並列に設けられた第2の給電経路と、
前記第2の給電経路に設けられた交流変換器と、
各給電経路の通電を制御する制御装置と
を設け、前記制御装置は、
前記内燃機関の前記モータジェネレータによるクランキングの要否を判定する機能を含み、前記車両の運転状態を判定する運転状態判定部と、
前記車両が停止中において、前記クランキングが必要であると判定された場合に、前記インバータから前記モータへの駆動電流を規制しつつ、前記電源装置の電力を前記インバータから前記第2の給電経路を介して前記モータジェネレータに供給するクランキング制御部とを備え、
前記クランキング制御部は、前記電源装置から出力される直流電流を前記インバータによって高周波の単相交流電流に変換した後、前記交流変換器で、当該モータジェネレータの相数に対応する多相交流電流に変換し、前記モータジェネレータに給電するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両。 An internal combustion engine;
A motor generator which is driven by the internal combustion engine and can generate an alternating current of alternating current, and a multi-phase alternating current generator capable of outputting torque by supplying alternating current;
A diode rectifier for converting the primary current into a direct current;
An inverter capable of converting a DC current rectified by the diode rectifier into an AC secondary current;
A hybrid vehicle comprising: a power supply device connected between the diode rectifier and the inverter,
A first power supply path for supplying current to a motor for driving a vehicle via the diode rectifier and the inverter in series;
A second power supply path provided in parallel with the first power supply path so that the primary current can be conducted to the motor;
An AC converter provided in the second power supply path;
A control device that controls energization of each power supply path, and the control device includes:
An operation state determination unit that includes a function of determining whether cranking by the motor generator of the internal combustion engine is necessary;
When it is determined that the cranking is necessary while the vehicle is stopped, the drive power from the inverter to the motor is regulated and the power of the power supply device is transferred from the inverter to the second power supply path. A cranking control unit for supplying to the motor generator via ,
The cranking control unit converts the direct current output from the power supply device into a high-frequency single-phase alternating current by the inverter, and then the multi-phase alternating current corresponding to the number of phases of the motor generator by the alternating current converter. In order to supply power to the motor generator
Hybrid vehicle, wherein a call.
前記インバータと前記モータとの間に設けられたスイッチを備え、
前記クランキング制御部は、前記車両が停止中において、前記クランキングが必要であると判定された場合に、前記電源装置から前記モータジェネレータへの給電に先立って、前記スイッチを遮断制御するものである
ことを特徴とするハイブリッド車両。
The hybrid vehicle according to claim 3 ,
A switch provided between the inverter and the motor;
The cranking control unit controls the switch to be shut off before the power is supplied from the power supply device to the motor generator when it is determined that the cranking is necessary while the vehicle is stopped. A hybrid vehicle characterized by being.
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