JP6428074B2 - 車両用電源制御装置 - Google Patents
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Description
このような電源制御装置としては、例えば、以下の先行技術文献がある。
図1に示すように、例えば、シリーズ式のハイブリッド車等からなる電動車両(以下「車両」という)1には、駆動源としての内燃機関2と、内燃機関2に接続して内燃機関2の動力を用いて発電を行う車両用発電機(以下「発電機」という)3と、駆動輪4・4に接続して駆動輪4・4に動力を伝達する駆動用モータ5とが搭載される。
電源部7は、バッテリ8と、プリチャージ抵抗(R)9と、プリチャージリレー(RL1)10と、メインリレー(RL2)11と、コンデンサ(C)12と、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)を測定する電圧測定部13と、駆動用モータ5に接続された電力変換回路である第1のインバータ14と、発電機3に接続された電力変換回路である第2のインバータ15とを備える。以下に、電源部7の回路構造について具体的に説明する。
バッテリ8は、プラス端子が第1線16によって第1のインバータ14に接続されるとともに、マイナス端子が第2線17によって第1のインバータ14に接続される。また、バッテリ8は、プラス端子が第1線16の途中に接続された第3線18を介して第2のインバータ15に接続されるとともに、マイナス端子が第2線17の途中に接続された第4線19を介して第2のインバータ15に接続される。
第1線16と第2線17との間には、コンデンサ12が接続されるとともに、コンデンサ12と並列に電圧測定部13が接続される。第1線16には、バッテリ8のプラス端子とコンデンサ12との間でメインリレー11が配置されるとともに、メインリレー11を迂回するように第5線20が接続される。第5線20には、バッテリ8側から順次に、プリチャージ抵抗9と、プリチャージリレー10とが配置される。プリチャージリレー10とメインリレー11とは、バッテリ8のプラス端子とインバータ14・15との間に配置され、電力の接続・切り離しを行う。
このような電源部7の回路構造では、バッテリ8から駆動用モータ5に電力供給が開始されるときに、コンデンサ12に電荷が蓄積されることにより、駆動用モータ5に突入電流が流入することを防止する。このとき、コンデンサ12に蓄積された電荷は、車両1の停止時や保守点検時に、放出(放電)しておく必要がある。
制御部21は、電源部7に接続され、コンデンサ12の放電を実行する時に、バッテリ8から電源供給されることのないように、プリチャージリレー10及びメインリレー11の接続状態を制御するリレー制御部22と、発電機3の回転数を制御するように第2のインバータ15の駆動を制御するインバータ制御部23と、電圧測定部13によって測定されたコンデンサ12の端子間電圧値(Vc)に基づいて、発電機3の回転制御モードを決定する回転制御モード決定部24とを備える。
制御部21には、発電機3の回転数を測定する回転数測定部25が接続される。
そして、制御部21は、コンデンサ12の放電制御中に、電圧測定部13により測定されたコンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が予め定められた所定値(閾値:Vc_th)以下になると、発電機3のトルクを制御してコンデンサ12の放電を行う。
また、制御部21は、電圧測定部13により測定されたコンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が予め定められた所定値(閾値:Vc_th)よりも大きい場合に、発電機3の回転数を制御してコンデンサ12の放電を行う。つまり、制御部21は、発電機3のトルクを制御可能にするために、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が予め定められた所定値(閾値:Vc_th)以下になるまでは、発電機3の回転数を、トルク制御が可能である回転数範囲内に制御し、コンデンサ12の放電を行う。
図3に示すように、制御部21のプログラムがスタートすると(ステップA01)、先ず、制御部21は、バッテリ8とコンデンサ12とが電気的に切り離されているか否かを判断するために、プリチャージリレー10及びメインリレー11が開放か否かを判断する(ステップA02)。このステップA02がNOで、バッテリ8とコンデンサ12とが接続されている場合には、この判断を継続する。
このステップA02がYESであって、リレー制御部22によってバッテリ8とコンデンサ12とが切り離されている場合には、制御部21は、電圧測定部13により測定されたコンデンサ12の端子間電圧値(Vc)を取り込む(ステップA03)。
そして、制御部21は、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が所定値(Vc_th)を超えたか否かを判断する(Vc>Vc_th)(ステップA04)。つまり、制御部21の回転制御モード決定部24は、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)に基づき、発電機3の回転数又はトルクのいずれかを制御することで発電機3の回転制御を実行するか否かを判断する。
このステップA04がYESで、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が所定値(Vc_th)を超えている場合に、制御部21は、発電機3の回転数の目標値を設定する(ステップA05)。発電機3の回転数の目標値を設定する手法としては、例えば、先のコンデンサ12の端子間電圧値(Vc)から発電機3を制御可能な回転数の上限値を計算又はテーブル検索により求める。次に、電圧の測定遅れ、測定誤差を考慮して、先の回転数の上限値からマージン分低い値を回転数の目標値に設定する。なお、発電機3の回転方向の目標値は、発電機3に接続している内燃機関2の正回転方向に設定する。また、発電機3の回転数の目標値は、図2に示すように、発電機3及び発電機3に接続している内燃機関2の最高回転数以下且つユーザが振動騒音を感じない回転数以下に設定する。
また、制御部21は、回転数測定部25で測定された発電機3の回転数を取り込み(ステップA06)、さらに、発電機3の回転数を目標値に近づけるために、インバータ制御部23によって第2のインバータ15を制御し、そして、発電機3を制御し(ステップA07)、前記ステップA03に戻す。
一方、前記ステップA04がNOで、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が所定値(Vc_th)以下の場合に、コンデンサ12の放電完了後に発電機3の惰性回転によってコンデンサ12が充電されることを防止するために、発電機3のトルクを減少させる必要があるとして、制御部21は、回転制御モード決定部24で発電機3の制御モードをトルク制御に切り替え(ステップA08)、また、発電機3のトルクを零(0)に設定するトルク制御を行い、発電機3が停止するのを待つ(ステップA09)。
その後、制御部21は、発電機3が停止したか否かを判断する(ステップA10)。このステップA10がNOの場合には、前記ステップA09に戻る。
しかし、このステップA10がYESで、発電機3が停止した場合には、制御部21は、コンデンサ12の放電が完了したとして、このプログラムをリターンする(ステップA11)。
制御部21は、発電機3の回転数を測定しながら回転数制御モードで発電機3を駆動し、発電機3の回転数の指令値を、発電機3自体や発電機3に接続される負荷としての内燃機関2の最高回転数以下に設定することで、各機器の破損を防ぐことができる。また、発電機3の回転数の指令値は、振動騒音を起こさない値に設定することにより、ユーザの不快感を防止することができる。なお、ここで設定される発電機3の回転数は、発電機3のトルク制御が可能である範囲の回転数である。
また、発電機3の回転数の指令値は、同時に、コンデンサ12の電圧から求めた発電機3を制御可能な回転数以下に設定する。発電機3を回転させるために第2のインバータ15は交流電圧を生成して発電機3に印加するが、発電機3を制御するためには、発電機3の端子電圧をコンデンサ12の直流電圧よりも低く保つ必要があり、回転子磁石の弱め磁束電流を一定以下に保つ条件下で、その関係は、一意的である。
よって、この実施例において、制御部21は、コンデンサ12の端子間電圧値(Vc)に対して、発電機3の制御可能な回転数を求め、更に、電圧測定系の測定遅れや誤差を考慮したマージンを差し引いて発電機3の回転数の目標値に設定する。これにより、発電機3の意図しない発電モード動作や、過大な弱め磁束電流による磁石減磁を防止することができる。
更に、この実施例において、内燃機関3のような回転抵抗の大きい負荷を発電機3によって回転させることにより、無負荷の発電機3を空転させる場合に比べて、短時間にコンデンサ12に残るエネルギを消費して電圧を下げることができる。
更にまた、この実施例において、発電機3の回転方向を、発電機3に接続している内燃機関2の正方向に設定することにより、内燃機関2の逆回転による未燃焼ガスの吸気側への逆流を防止し、内燃機関2の破損防止や次回始動時の円滑な燃焼を行うことができる。
また、制御部21は、コンデンサ12の放電完了の所定値(閾値)までコンデンサ12の端子間電圧値(Vc)が低下した後に、発電機3をトルク制御モードに設定し、且つ発電機3のトルクの指令値を零(0)にする。これにより、放電完了判定後に発電機3がまだ回転している場合に、回転数制御モードで回転数指令を零(0)にすると、回生発電を行ってコンデンサ12の電圧が上昇することを防止することができる。
また、振動発生を回避する目的で発電機の回転数の目標値を設定する時に、系の共振回転数よりも低い値にする手法の他に、共振回転数を外して設定し、最初は共振回転数よりも高い値にして、回転数が下がってきた際には共振回転数よりも低い値にしてもよい。
2 内燃機関
3 発電機(車両用発電機)
4・4 駆動輪
5 駆動用モータ
6 車両用電源制御装置
7 電源部
8 バッテリ
9 プリチャージ抵抗(R)
10 プリチャージリレー(RL1)
11 メインリレー(RL2)
12 コンデンサ(C)
13 電圧測定部
14 第1のインバータ
15 第2のインバータ
21 制御部
22 リレー制御部
23 インバータ制御部
24 回転制御モード決定部
25 回転数測定部
Claims (2)
- 内燃機関の動力を用いて発電を行う車両用発電機と、前記車両用発電機に接続されてコンデンサを含んだ電源部と、前記車両用発電機を回転制御して前記コンデンサに蓄積された電荷を放電する制御部とを備えた車両用電源制御装置において、
前記制御部は、前記コンデンサの放電制御中に、前記コンデンサの端子間電圧値が予め定められた所定値よりも大きい場合に、前記車両用発電機の回転数の上限値を、前記コンデンサの端子間電圧値よりも前記車両用発電機の端子電圧を低くなるように算出し、前記上限値から所定のマージンを差し引いた回転数を前記回転数の目標値として設定し、前記コンデンサの放電を行い、前記コンデンサの端子間電圧値が前記所定値以下になると、前記車両用発電機のトルクを制御して前記コンデンサの放電を行うことを特徴とする車両用電源制御装置。 - 前記制御部は、前記コンデンサの放電制御開始直後、かつ前記コンデンサの端子間電圧値が前記所定値よりも大きい場合に、前記内燃機関と前記車両用発電機との共振回転数以下に前記目標値を設定する、もしくは、前記コンデンサの放電制御開始直後、かつ前記コンデンサの端子間電圧値が前記所定値よりも大きく、かつ前記回転数が前記共振回転数付近よりも高い場合には、前記共振回転数よりも高い値に前記目標値を設定し、前記コンデンサの放電制御開始直後、かつ前記コンデンサの端子間電圧値が前記所定値よりも大きく、かつ前記回転数が前記共振回転数付近よりも低い場合には、前記共振回転数よりも低い値に前記目標値を設定することを特徴とする請求項1に記載の車両用電源制御装置。
Priority Applications (1)
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JP2014185895A JP6428074B2 (ja) | 2014-09-12 | 2014-09-12 | 車両用電源制御装置 |
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