JP5301516B2 - Vehicle current limiting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばハイブリッド車などに用いられる矩形波駆動方式のモータジェネレータを駆動する際の駆動電流を制限する車両用電流制限装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle current limiting device that limits a driving current when driving a motor generator of a rectangular wave driving system used in, for example, a hybrid vehicle.
従来のモータジェネレータとして、電機子の電流検出手段や、大容量の平滑コンデンサを用いることなく、インバータのスイッチング素子を矩形波駆動させる簡素な構成の界磁巻線式同期発電電動機が提案されている(例えば特許文献1参照)。
また、DC/DCコンバータを有する第1の給電回路とスイッチを有する第2の給電回路とで接続された主電源と副電源などを備え、車両減速時等の回生エネルギを効率良く回収でき、しかも電気負荷に対して安定電圧を供給できる信頼性を高めた車両用電源システムが提案されている(例えば特許文献2参照)。
As a conventional motor generator, a field winding type synchronous generator motor having a simple configuration in which a switching element of an inverter is driven in a rectangular wave without using an armature current detection means or a large-capacity smoothing capacitor has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition, a main power source and a sub power source are connected by a first power supply circuit having a DC / DC converter and a second power supply circuit having a switch, so that regenerative energy during vehicle deceleration can be efficiently recovered. There has been proposed a vehicle power supply system with improved reliability capable of supplying a stable voltage to an electric load (for example, see Patent Document 2).
上記特許文献2のような電源システムを特許文献1のような矩形波駆動方式のモータジェネレータと組み合わせることで、モータに電流を沢山流せるので駆動トルクが大きくなり、エンジンの迅速始動や、高速回転域でのトルクアシストも可能になると共に、回生エネルギを余すことなく吸収できることが考えられる。しかし、高電源電圧が必要とされるのは、エンジン始動などの低速回転、かつ高負荷時や、高速回転、かつ高負荷時の駆動などに限られ、中速回転や、低中負荷時などの運転域では必要以上に電流が流れることになり、駆動トルクを抑えるためにインバータのスイッチング位相をずらすなどの部分負荷運転時間が増え、モータジェネレータの運転効率が低下すると共に、インバータのスイッチング素子OFF時に発生するサージエネルギも大きくなるため、スイッチング素子が破壊する可能性が高まるという課題があった。
Combining the power supply system as in
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高電圧電源と、矩形波駆動方式のモータジェネレータを組み合わせたときの、中速回転や、低中負荷の運転におけるモータジェネレータの部分負荷運転時間を短縮させ、運転効率を向上させ得る車両用電流制限装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems. When a high-voltage power supply and a rectangular-wave drive type motor generator are combined, the motor generator part in medium-speed rotation or low-medium load operation An object of the present invention is to provide a vehicle current limiting device that can shorten the load operation time and improve the operation efficiency.
本発明に係る車両用電流制限装置は、入力端に蓄電手段を接続し、出力端に矩形波駆動方式のモータジェネレータを接続する車両用電流制限装置であって、上記入力端から上記出力端へ電流を通電または遮断するスイッチング手段と、このスイッチング手段と上記出力端との接続点に接続され該スイッチング手段が電流を遮断しているときに上記モータジェネレータへ向かって還流電流を通流する還流手段と、上記蓄電手段の電圧を測定する電圧測定手段と、上記モータジェネレータの回転数を検出し得る回転数検出手段と、上記モータジェネレータの動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段と、この運転検出手段の検出結果に基づいて、上記モータジェネレータが電動機運転の場合は、上記蓄電手段の電圧、及び上記モータジェネレータの回転数をもとに、上記回転数が第1の所定値以上であり、かつ、上記回転数が上記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以下である中速回転領域の範囲内では上記スイッチング手段に対するPWM制御のデューティ比(いわゆるON Duty比を意味するものであり、以下、デューティ比をON Duty比と同じ意味で用いる)を100%未満に設定し、それ以外の場合は、上記デューティ比を100%とする電流制御手段と、を備えたものである。 A vehicle current limiting device according to the present invention is a vehicle current limiting device in which a power storage means is connected to an input end and a rectangular wave drive type motor generator is connected to an output end, from the input end to the output end. Switching means for energizing or interrupting the current, and reflux means connected to a connection point between the switching means and the output terminal, and for allowing the reflux current to flow toward the motor generator when the switching means is interrupting the current Voltage measuring means for measuring the voltage of the power storage means, rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor generator, and operation detection means for detecting that the operation of the motor generator is motor operation. Based on the detection result of the operation detection means, when the motor generator is in electric motor operation, the voltage of the power storage means, and the motor Based on the rotational speed of Enereta is in the rotational speed is equal to or more than the first predetermined value, and the rotational speed of the medium speed rotational region is less than a second predetermined value greater than the first predetermined value Within the range, the duty ratio of PWM control for the switching means (which means the so-called ON duty ratio, hereinafter, the duty ratio is used in the same meaning as the ON duty ratio) is set to less than 100%, otherwise Comprises current control means for setting the duty ratio to 100%.
本発明の車両用電流制限装置においては、モータジェネレータの動作が電動機運転の場合には、蓄電手段の電圧及びモータジェネレータの回転数をもとに、該回転数が第1の所定値以上であり、かつ、上記回転数が上記第1の所定値よりも大きい第2の所定値以下である中速回転領域の範囲内ではスイッチング手段に対するPWM制御のデューティ比を100%未満に設定し、それ以外の場合は、上記デューティ比を100%とするように制御するので、モータジェネレータの中速回転領域においては、PWM制御のデューティ比を小さくして、モータジェネレータへの供給電流を絞ることで、モータジェネレータの部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータの運転効率を向上させることができる。
In the vehicle current limiting device of the present invention, when the operation of the motor generator is motor operation, the rotational speed is equal to or greater than a first predetermined value based on the voltage of the power storage means and the rotational speed of the motor generator . In addition, the duty ratio of the PWM control for the switching means is set to less than 100% within the range of the medium speed rotation region where the rotation speed is equal to or less than the second predetermined value larger than the first predetermined value , and otherwise In this case, control is performed so that the duty ratio is set to 100%. Therefore, in the middle speed rotation region of the motor generator, the duty ratio of PWM control is reduced to reduce the supply current to the motor generator, thereby reducing the motor The partial load operation time of the generator can be shortened, and the operation efficiency of the motor generator can be improved.
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1に係る車両用電流制限装置について図1〜図4を用いて説明する。なお、各図における同一符号は同一部分または相当部分を示すものとする。図1のブロック図に示すように、車両用電流制限装置1は、入力端Tinに蓄電手段2の高電位側を接続し、出力端Toutにモータジェネレータ3の高電位側を接続するように設けられる。そして車両用電流制限装置1は、入力端Tinから出力端Toutへの電流を通電、または遮断するスイッチング手段4と、スイッチング手段4が電流を遮断しているときにモータジェネレータ3へ向かって還流電流を通流する還流手段5と、出力端Toutからモータジェネレータ3へ流れる電流を検知する電流検知手段6と、モータジェネレータ3の回転数を検出する回転数検出手段7と、蓄電手段2の電圧を測定する電圧測定手段8と、電圧測定手段8で測定した電圧及び回転数検出手段7で検出した回転数をもとに、スイッチング手段4をPWM制御する電流制御手段9を備えている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, the vehicle current limiting device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol in each figure shall show the same part or an equivalent part. As shown in the block diagram of FIG. 1, the vehicle current limiting device 1 is provided so that the high potential side of the power storage means 2 is connected to the input terminal Tin and the high potential side of the
上記蓄電手段2としては、自動車用の電源として一般に用いられている例えば鉛蓄電池(バッテリ)、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサなどを特別な制限なく用いることができる。スイッチング手段4としては、例えばIGBTや、P型MOSFETなどを用いることができる。また、還流手段5は、ダイオードや、N型MOSFETなどを用いることができる。N型MOSFETを使用する場合は、電流還流時に同期整流させることで還流時の損失を低減させるようにしてもよい。 As the power storage means 2, for example, a lead storage battery (battery), a lithium ion battery, an electric double layer capacitor or the like generally used as a power source for automobiles can be used without any particular limitation. As the switching means 4, for example, an IGBT or a P-type MOSFET can be used. The reflux means 5 can be a diode, an N-type MOSFET, or the like. When an N-type MOSFET is used, loss during return may be reduced by performing synchronous rectification during current return.
上記電流検知手段6は、モータジェネレータ3の動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段60の一態様として構成されたものであり、該電流検知手段6の具体例としては、例えばDC−CTのような直流電流センサなどが用いられる。また、回転数検出手段7としては、例えばエンコーダや、レゾルバなどのセンサ類の他、モータジェネレータ3との通信情報から取得する方法など、何れであっても良い。電圧測定手段8としては、例えば蓄電手段2の両端電圧を抵抗分圧してマイコンのA/D変換器に入力して読み取る方法など、公知の各種手段から適宜選択して用いることができる。
The current detection means 6 is configured as one aspect of the operation detection means 60 that can detect that the operation of the
次に、上記のように構成された実施の形態1の動作について説明する。まず、図1の電流制御手段9の動作について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS100において、電流検知手段6で測定した電流値を取得する。なお、電流値には電流の流れる方向に応じて正負の符号が与えられるものとし、この例では、蓄電手段2の電力を利用してモータジェネレータ3を回転駆動する際に流れる方向を正とし、その逆方向の流れを負とする。
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. First, the operation of the current control means 9 in FIG. 1 will be described using the flowchart shown in FIG.
First, in step S100, the current value measured by the current detection means 6 is acquired. The current value is given a positive or negative sign depending on the direction of current flow. In this example, the current direction when the
ステップS101では、測定した電流値と、予め設定された所定の電流値とを比較し、測定した電流値が所定値以上である場合(YESのとき)は電流制限が必要と判断し、ステップS103へ進み、詳細を後述するようにスイッチング手段4のPWM制御用のDuty比を設定して電流制限処理を行う。一方、測定した電流値が所定値未満の場合(NOのとき)であれば、電流制限の必要なしと判断し、ステップS102にてスイッチング手段4のPWM制御のON Duty比を100%として通電させ続ける。ここで、所定の電流値としては、例えばモータジェネレータ3の界磁コイル巻線に流れる定格電流値に設定され、定格電流値以上であればモータジェネレータ3の電機子コイル巻線にも電流が流れ、モータジェネレータ3が駆動していると判断する。
In step S101, the measured current value is compared with a predetermined current value set in advance, and if the measured current value is equal to or greater than the predetermined value (when YES), it is determined that current limitation is necessary, and step S103 is performed. Then, as will be described in detail later, a duty ratio for PWM control of the
ステップS103では、電流制限処理にあたって、まず回転数検出手段7より、モータジェネレータ3の回転数Nmgを取得する。続いてステップS104では、電圧測定手段8より、蓄電手段2の電圧Vinを取得する。そしてステップS105において、モータジェネレータ3の回転数Nmg、及び蓄電手段2の電圧Vinをもとに、予め設定された関数f(Vin,Nmg)に従ってPWM制御のON Duty比を算出する。関数f(Vin,Nmg)としては、例えば、まず蓄電手段2の電圧VinとPWM制御のON Duty比の関係を図3のように設定しておく。それに回転数の制約条件を、例えば次式1のように加えることでPWM制御のON Duty比を設定する。
In step S103, in the current limiting process, first, the rotational speed Nmg of the
if 2,000[r/min] ≦ Nmg ≦ 6,000[r/min]
then ON Duty比[%] = −5×Vin+150
else ON Duty比[%] =100 ・・・(式1)
if 2,000 [r / min] ≦ Nmg ≦ 6,000 [r / min]
then ON Duty ratio [%] = − 5 × Vin + 150
else ON Duty Ratio [%] = 100 (Expression 1)
式1のように条件が設定されている場合、図4のように回転数Nmgが、この例では2000〜6000r/minの中速回転領域において、蓄電手段2の電圧Vinが高いほど、PWM制御のON Duty比が小さくなるので、モータジェネレータ3への供給電流が設定された量だけ制限され、モータジェネレータ3では蓄電手段2の電圧Vinの変動の影響にかかわらず、中速回転領域の部分負荷運転時間が短縮される。
When the condition is set as shown in Equation 1, the PWM speed is increased as the rotational speed Nmg is higher in the middle speed range of 2000 to 6000 r / min in this example as shown in FIG. Since the ON duty ratio of the
なお、PWM制御のキャリア周波数は、モータジェネレータ3における電源からの入力電圧を監視する回路(図示省略)のフィルタのカットオフ周波数より高く設定することで、モータジェネレータ3へ入力される電圧のチョッピング波形が平滑され、見かけ上、モータジェネレータ3への入力電圧が絞られた状態となり、モータジェネレータ3では、入力電圧が低下したものと同等となり、駆動トルクを確保するように全負荷運転される。なお、車両用電流制限装置1における上記PWM制御のキャリア周波数の上限は、スイッチング手段4での損失を考慮して安定動作の限界を超えないように設定される。
Note that the PWM control carrier frequency is set higher than the cutoff frequency of the filter of a circuit (not shown) for monitoring the input voltage from the power supply in the
一方、モータジェネレータ3が発電機として動作している時は、電流検知手段6によって検出される電流の符号が負となり、図2のステップS101における電流実測値が所定の電流値未満となるため判定結果がNOとなり、ステップS102においてスイッチング手段4のPWM ON Duty比が100%に設定され、即ち通電され続け、電流がモータジェネレータ3から蓄電手段2の方向に流れる発電動作を妨げない。
On the other hand, when the
上記説明したように、実施の形態1によれば、運転検出手段60としての電流検知手段6が、モータジェネレータ3の電動機運転を検知したときに、電流制御手段9が、蓄電手段2の電圧Vin、及びモータジェネレータ3の回転数Nmgをもとに、該回転数が所定の範囲内ではスイッチング手段4に対するPWM制御のON Duty比を100%未満に設定し、それ以外の場合は、上記ON Duty比を100%とするように制御するので、2000〜6000r/minといったモータジェネレータ3の中速回転領域において、PWM制御のDuty比を小さくして、回転電機への供給電流を絞ることで、モータジェネレータ3の部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータ3の運転効率を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, when the
また、スイッチング方式で電流制限が行なわれるため、抵抗体による電流制限に比べ発熱が少ない利点を有する。さらに、中速回転領域以外でのモータ駆動、及び発電時は、スイッチング手段4のON Duty比を100%とするので、車両用電流制限装置1での損失を最小にし、モータジェネレータ3の駆動/発電動作を妨げない。また、発電時の運転効率を損なわない。
Further, since current limiting is performed by a switching method, there is an advantage that heat generation is less than current limiting by a resistor. Further, when the motor is driven in a region other than the medium-speed rotation region and during power generation, the ON duty ratio of the switching means 4 is set to 100%, so that the loss in the vehicle current limiting device 1 is minimized and the
加えて、電流の流れる方向に応じて電流検知手段6の検出データに正負の符号が付与されることで、一つの制御プログラムでモータジェネレータ3の駆動/発電に応じた制御ができる。そのため、制御プログラムを変更する必要が無く、プログラムの簡素化とROM容量の低減が可能である。また、モータジェネレータ3が矩形波駆動方式であるため、スイッチング手段4とモータジェネレータ3の間に平滑手段を設ける必要が無く、簡素な構成でオープン制御の電流制限が可能となる。
In addition, by adding a positive or negative sign to the detection data of the current detection means 6 according to the direction in which the current flows, control according to driving / power generation of the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態2は、モータジェネレータ3の動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段60として、実施の形態1における電流検知手段6に代えて、上位ECU20、あるいはモータジェネレータ3と通信する通信手段10を利用し、該通信手段10に含まれる情報から、上記モータジェネレータ3の動作が電動機運転であることを検出し得るようにする一方、該情報からモータジェネレータ3の回転数Nmgの情報をも取得し、PWM制御のON Duty比を演算するようにしたものである。即ち、上記上位ECU20、あるいはモータジェネレータ3と通信する通信手段10が運転検出手段60の役割を担うと共に、回転数検出手段7の役割をも担っている。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the vehicle current limiting device according to
なお、上位ECU20は、例えば自動車用の各種デバイスを制御するマイクロコンピュータを用いたエレクトリック・コントロール・ユニットであり、制御対象または連携対象にモータジェネレータ3を含み、通信手段10を用いるものであれば特に限定されずに利用することができる。また、上位ECU20は、例えば自動車エンジン制御用のマイクロコンピュータを用いたエンジン・コントロール・ユニットなどに含まれるように構成されたものであっても良い。その他の構成は実施の形態1と同様である。以下、その詳細を説明する。
The
上記通信手段10の実現方法としては、例えば相互接続された車載機器間のデータ転送に使われるCAN(コントローラ・エリア・ネットワーク)やLIN(ローカル・インターコネクト・ネットワーク)、あるいはシリアル通信などの通信プロトコルを用いた手法や、Hi/Loの2値信号を用いるものであってもよい。また、電流制御手段9では、通信手段10から得られる通信情報をもとに、スイッチング手段4のPWM制御のON Duty比を演算し、スイッチング手段4を制御する。以下、その動作を図6、図7に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図6は実施の形態2における電流制御手段の動作を説明するフローチャート、図7はその変形例を説明するフローチャートである。
As a method of realizing the communication means 10, for example, a communication protocol such as CAN (controller area network) or LIN (local interconnect network) used for data transfer between interconnected in-vehicle devices or serial communication is used. The method used or a Hi / Lo binary signal may be used. Further, the
まず、図6のステップS200において、通信手段10で受信した通信情報を取得する。そしてステップS201では、上記通信情報に含まれる、上位ECU20からモータジェネレータ3へ送信される駆動指令を抽出し、駆動指令が出されていれば(YES)、即ちモータジェネレータの動作が電動機運転である場合は、ステップS203へ進み、後述するようにスイッチング手段4のPWM制御用のDuty比を設定して電流制限処理を行う。一方、駆動指令が出されていなければ(NO)、電流制限の必要なしと判断し、ステップS202にてスイッチング手段4のPWM制御のON Duty比を100%として通電させ続ける。
First, in step S200 of FIG. 6, the communication information received by the
ステップS203では、電流制限処理にあたって、まず通信手段10において受信した通信情報の中からモータジェネレータ3の回転数情報を取得する。そして図6のフローチャートに示すこの実施の形態2では、実施の形態1と同様にステップS203で得られる回転数NmgとステップS204から得られる電圧Vinをもとに、ステップ205においてPWM制御のON Duty比を算出する。
In step S203, in the current limiting process, first, the rotational speed information of the
一方、図7に示すこの実施の形態2の変形例の場合、ステップS300からS304までは図6のフローチャートのS200からS204までと同様である。ステップS304で蓄電手段2の電圧Vinを取得した後、ステップS305において、通信手段10で受信した通信情報の中から目標駆動トルク指令値Tmgを抽出し、ステップS306においてステップS303で得られた回転数Nmg、ステップS304から得られた電圧Vin、ステップS304から得られた目標駆動トルク指令値Tmgをもとに、予め設定された関数g(Vin,Nmg,Tmg)に従ってPWM制御のON Duty比を算出する。 On the other hand, in the modification of the second embodiment shown in FIG. 7, steps S300 to S304 are the same as S200 to S204 in the flowchart of FIG. After acquiring the voltage Vin of the power storage means 2 in step S304, the target drive torque command value Tmg is extracted from the communication information received by the communication means 10 in step S305, and the rotation speed obtained in step S303 in step S306. Based on Nmg, voltage Vin obtained from step S304, and target drive torque command value Tmg obtained from step S304, the PWM control ON duty ratio is calculated according to a preset function g (Vin, Nmg, Tmg). To do.
関数g(Vin,Nmg,Tmg)としては、例えば、まず蓄電手段2の電圧VinとPWM ON Dutyの関係を図8のように設定し、目標駆動トルク指令値TmgとPWM ON Dutyの関係を図9のように設定しておく。なお、図8は実施の形態2においてPWM ON Duty比を設定する際に用いる蓄電手段2の電圧VinとPWM ON Duty比の関係を示す図、図9はPWM ON Duty比を設定する際に用いる目標駆動トルク指令値TmgとPWM ON Duty比の関係を示す図である。
上記図8、図9の設定に、モータジェネレータ3の回転数の制約条件を加えることで、以下の式3のようにPWM ON Duty比を設定できる。
As the function g (Vin, Nmg, Tmg), for example, first, the relationship between the voltage Vin of the power storage means 2 and the PWM ON duty is set as shown in FIG. 8, and the relationship between the target drive torque command value Tmg and the PWM ON duty is illustrated. Set as in 9. 8 is a diagram showing the relationship between the voltage Vin of the power storage means 2 and the PWM ON duty ratio used when setting the PWM ON duty ratio in the second embodiment, and FIG. 9 is used when setting the PWM ON duty ratio. It is a figure which shows the relationship between target drive torque command value Tmg and PWM ON Duty ratio.
By adding a constraint on the rotational speed of the
if 2,000[r/min] ≦ Nmg ≦ 6,000[r/min]
then ON Duty比[%] = −2.5×Vin+ 75+Tmg
else ON Duty比[%] = 100 ・・・・・(式3)
ここで、蓄電手段2の電圧Vinと目標駆動トルク指令値Tmgの各々のPWMのON Duty比の最大値は、合計が100%となるように設定しており、最大値の割合を変えることで、重み付けを調整できる。
if 2,000 [r / min] ≦ Nmg ≦ 6,000 [r / min]
then ON Duty ratio [%] = − 2.5 × Vin + 75 + Tmg
else ON Duty Ratio [%] = 100 (Equation 3)
Here, the maximum value of the PWM ON Duty ratio of each of the voltage Vin of the power storage means 2 and the target drive torque command value Tmg is set to be 100%, and the ratio of the maximum value is changed. , You can adjust the weight.
実施の形態2の変形例においては、式3のようにON Duty比を決定するようにしたことにより、図10に示すようにモータジェネレータ3の回転数が2000〜6000r/minの中速回転領域において、蓄電手段2の電圧Vinが高いほど、あるいは目標駆動トルク指令値Tmgが小さいほど、PWM制御のON Duty比が小さくなるので、モータジェネレータ3では蓄電手段2の電圧Vin、及び目標駆動トルク指令値Tmgの変動の影響にかかわらず、中速回転や、低中負荷時における部分負荷運転時間が短縮される。
In the modification of the second embodiment, the ON duty ratio is determined as shown in
上記のように、実施の形態2によれば、運転検出手段として、上位ECU20及びモータジェネレータ3と通信する通信手段10を利用し、電流制御手段9が、通信手段10によって上位ECU20からモータジェネレータ3に対する駆動指令を受信した場合をモータジェネレータ3が電動機として運転されている場合と判断するようにしたことで、実施の形態1と同様、モータジェネレータ3の部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータ3の運転効率を向上させることができる。また、回転数検出手段として、通信手段10によって受信した情報に含まれるモータジェネレータ3の回転数を用いるようにしたので、構成を簡素にできる。
As described above, according to the second embodiment, the
さらに、実施の形態2の変形例によれば、車両用電流制限装置1でのPWM制御のON Duty比を設定するパラメータに目標駆動トルク指令値Tmgを追加するようにしたので、中速回転や、低中負荷の運転において、PWM制御のON Duty比を小さくして、電動機運転でのモータジェネレータ3への供給電流を絞ることで、モータジェネレータ3の部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータ3の運転効率を向上させることができる。また、パラメータが増えたことで、きめ細かく一層効率的に制御できる。
Furthermore, according to the modification of the second embodiment, since the target drive torque command value Tmg is added to the parameter for setting the ON duty ratio of the PWM control in the vehicle current limiting device 1, In the operation of low and medium loads, the partial duty operation time of the
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3及び後述する実施の形態4に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態3は、モータジェネレータ3の駆動開始時期が、車両用電流制限装置1での電流制限開始時期よりも通信遅れによって早かった場合、モータジェネレータ3が駆動を始めてすぐに車両用電流制限装置によって電流が制限されることになるため、モータジェネレータ3の駆動制御が追従できず発散してしまう恐れがあることに鑑み、かかる通信遅れによる問題を解消するようにしたものである。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a vehicle current limiting device according to
図11に示すように、実施の形態3の車両用電流制限装置1は、実施の形態2と比較して、通信経路における通信手段10の位置が異なっており、通信手段10はモータジェネレータ3と上位ECU20とを直接通信させないように配置して、モータジェネレータ3のマスタ通信機として機能させている。そして上記通信手段10においては、上位ECU20から目標駆動トルク指令値を受信した場合、電流制御手段9においてPWM制御のDuty比を設定し、スイッチング手段4をPWM制御した後、モータジェネレータ3へ目標駆動トルク指令値を送信するように構成されている。その他の構成は実施の形態2と同様である。
As shown in FIG. 11, the vehicle current limiting device 1 according to the third embodiment is different from the second embodiment in the position of the communication means 10 in the communication path, and the communication means 10 is different from the
上記のように構成された実施の形態3においては、上位ECU20とモータジェネレータ3が直接通信しないように通信手段10が配置され、上位ECU20から目標駆動トルク指令値Tmgを受信した場合は、車両用電流制限装置1でPWM制御を実施した後、モータジェネレータ3へ目標駆動トルク指令値Tmgが送信され、モータジェネレータ3が駆動を始めるので、通信遅れによる車両用電流制限装置1のPWM制御開始時期とモータジェネレータ3の駆動開始時期のズレによって生じる問題を無くすことができ、通信遅れによってモータジェネレータ3の駆動制御が不安定になる問題を解決できる。
In the third embodiment configured as described above, the communication means 10 is arranged so that the
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る車両用電流制限装置は、上記実施の形態3に係る図11と同様に構成されている。図12は、車両用電流制限装置の電流制限の有無の切替えと、上位ECUからの目標駆動トルク指令値の変化が同時期であった場合の、モータジェネレータへ流れる電流の変動例を説明する参考図である。図12において、上位ECUからの目標駆動トルク変化(a)と車両用電流制限装置1の電流制限の有無切替え(b)が同時期であった場合、(c)に示す如くモータジェネレータ3へ流れる電流が大きく振動する如く急変して、駆動トルクも急変する恐れがある。そこで、この実施の形態4では、上記のようなトルク急変に対応し得るようにしたものである。
The vehicle current limiting device according to the fourth embodiment of the present invention is configured in the same manner as in FIG. 11 according to the third embodiment. FIG. 12 is a diagram for explaining an example of fluctuations in the current flowing to the motor generator when the switching of the current limiting device of the vehicle current limiting device and the change of the target drive torque command value from the host ECU are simultaneous. FIG. In FIG. 12, when the target drive torque change (a) from the host ECU and the current limit presence / absence switching (b) of the vehicle current limiting device 1 are in the same period, the current flows to the
即ち、実施の形態4では通信手段10において、上位ECU20から目標駆動トルク指令値Tmgを受信した場合は、蓄電手段2の電圧Vin、モータジェネレータ3の回転数Nmgをもとに、目標駆動トルク指令値Tmgを加工演算し、加工された目標駆動トルク指令値T1をモータジェネレータ3へ送信する。目標駆動トルク指令値Tmgの加工演算方法としては、例えば次式(4)のように、モータジェネレータ3の回転数Nmg、蓄電手段2の電圧Vinを利用する。
That is, in the fourth embodiment, when the
加工後の目標駆動トルク指令値T1=Tmg×{1−exp(−t/τ)} ・・・・・式(4)
但し、
τ=α×Vin/Nmg
ここで、τは時定数、tは時間、αは予め決められた係数である。
Target drive torque command value after machining T1 = Tmg × {1−exp (−t / τ)} (4)
However,
τ = α × Vin / Nmg
Here, τ is a time constant, t is time, and α is a predetermined coefficient.
上記のように構成された実施の形態4においては、目標駆動トルク指令値Tmgを式4のように加工し、加工後の目標駆動トルク指令値T1とすることにより、図13に示すように、最上段の目標駆動トルクTmgの変化(a)に対して、加工後の目標駆動トルク指令値T1が、上から2段目の(a1)のように、緩やかに変化するようになる。このため、車両用電流制限装置1の電流制限の有無の切替え(b)と、上位ECU20からの目標駆動トルク指令値Tmgの変化(a)が同時期となった場合でも、モータジェネレータ3へ流れる電流の変化は図13の上から4段目の曲線(c)に示すように緩やかに変化し、トルク変動も低減させることができる。また、モータジェネレータ3の回転数Nmgにあわせて、時定数τを調整できる。
In
なお、係数αの設定方法として、例えばモータジェネレータ3のトルク制御の時定数をもとに設定する手法が考えられ、モータジェネレータのトルク制御の追従性にあわせることができる。さらに、蓄電手段2の電圧Vinの大きさによっても時定数を調整でき、電圧Vinが高いほど電流制限制御の有無切替えによるモータジェネレータへ流す電流の変化も大きくなるので、電圧Vinが高いほど時定数τを大きくし、電流変動を抑えるようにしている。
As a method for setting the coefficient α, for example, a method of setting based on the time constant of torque control of the
このように、実施の形態4の構成によれば、上位ECU20からの目標駆動トルク指令値にモータジェネレータ3の回転数Nmg、蓄電手段2の電圧Vin、及び時間tの要素を加味して式(4)のように加工演算し、得られた目標駆動トルク指令値T1をモータジェネレータ3へ送信するようにしたので、車両用電流制限装置1でのPWM制御有無の切替え時などにおいて発生する、モータジェネレータ3の駆動トルクの急変を低減することができる。
As described above, according to the configuration of the fourth embodiment, the target drive torque command value from the
1 車両用電流制限装置、 2 蓄電手段、 3 モータジェネレータ、 4 スイッチング手段、 5 還流手段、 6 電流検知手段、 7 回転数検出手段、 8 電圧測定手段、 9 電流制御手段、 10 通信手段、 20 上位ECU、 60 運転検出手段。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current limiting device for vehicles, 2 Power storage means, 3 Motor generator, 4 Switching means, 5 Reflux means, 6 Current detection means, 7 Rotation speed detection means, 8 Voltage measurement means, 9 Current control means, 10 Communication means, 20 Upper ECU, 60 operation detection means.
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