JP6708165B2 - Controller for rotating electrical machine - Google Patents
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Description
本発明は、発電機能を有する回転電機装置を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls a rotating electrical machine device having a power generation function.
発電機能を有する回転電機装置は、出力端子に接続された配線を介して、各種の電気負荷やバッテリに電力を供給する。回転電機装置による発電時に、配線が出力端子やバッテリ端子から外れると、ロードダンプと呼ばれる過渡的な高電圧が発生する。このようなロードダンプ電圧の発生時には、電気負荷や回転電機装置内の素子を保護するために、ロードダンプ保護制御が行われている。 The rotary electric machine device having a power generation function supplies electric power to various electric loads and batteries via a wiring connected to an output terminal. If the wiring is disconnected from the output terminal or the battery terminal during power generation by the rotating electrical machine device, a transient high voltage called load dump is generated. When such a load dump voltage is generated, load dump protection control is performed in order to protect the electric load and the elements in the rotary electric machine device.
例えば特許文献1では、2つのMOSトランジスタ及び2つのダイオードで構成されたHブリッジ回路が界磁巻線に接続され、三相ブリッジ回路が固定子巻線に接続されており、ロードダンプ保護制御として以下の制御を行っている。すなわち、特許文献1に記載の制御装置は、界磁巻線に対する励磁電流の供給を停止させるとともに、三相ブリッジ回路の下アーム(ローサイド側)のMOSトランジスタを全てオンに制御している。このとき、上アーム(ハイサイド側)のMOSトランジスタを全てオフに制御している。
For example, in
ところで、三相ブリッジ回路の下アームのMOSトランジスタを全てオンに制御する際には、上アームと下アームとが短絡することを防ぐ必要がある。このため、少なくとも上アームのMOSトランジスタがオフに制御された後に、下アームのMOSトランジスタをオンに制御する必要がある。また、Hブリッジ回路が4つのMOSトランジスタにより構成されている場合に、下アームのMOSトランジスタを全てオンに制御する際にも、同様に制御する必要がある。 By the way, when all the MOS transistors in the lower arm of the three-phase bridge circuit are controlled to be turned on, it is necessary to prevent the upper arm and the lower arm from being short-circuited. Therefore, it is necessary to turn on the MOS transistor of the lower arm at least after turning off the MOS transistor of the upper arm. Further, when the H-bridge circuit is composed of four MOS transistors, it is necessary to perform the same control when controlling all the MOS transistors in the lower arm to be turned on.
ここで、特許文献1では、Hブリッジ回路のMOSトランジスタと、三相ブリッジ回路のMOSトランジスタとを、どのような順序で制御すべきか考慮していない。このため、特許文献1に記載の制御装置は、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上で、未だ改善の余地を残すものとなっている。
Here,
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することのできる回転電機装置の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and a main object of the present invention is to provide a control device for a rotary electric machine device capable of suppressing a peak value of a load dump voltage.
上記課題を解決するための第1の手段は、
界磁極を磁化させる界磁巻線と、
前記界磁極によって発生する磁界により交流電圧を発生する電機子巻線と、
直列接続された上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子を含む相を複数備え、前記電機子巻線に発生した交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路と、
2つの上アームのスイッチング素子及び2つの下アームのスイッチング素子を有し、前記界磁巻線に励磁電流を供給するHブリッジ回路と、
前記電力変換回路の出力端子の電圧を検出する電圧検出部と、
を備える回転電機装置に適用される制御装置であって、
前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第1素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第1制御部と、
前記第1制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第1素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第2素子群を実際にオンにする第2制御部と、
前記第2制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第3素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第3制御部と、
前記第3制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第3素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第3素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第4素子群を実際にオンにする第4制御部と、
を備える。
The first means for solving the above problems is
A field winding that magnetizes the field pole,
An armature winding that generates an AC voltage by the magnetic field generated by the field pole,
A plurality of phases including a switching element for the upper arm and a switching element for the lower arm connected in series, and a power conversion circuit for converting an AC voltage generated in the armature winding into a DC voltage,
An H-bridge circuit having two upper arm switching elements and two lower arm switching elements and supplying an exciting current to the field winding,
A voltage detection unit that detects the voltage of the output terminal of the power conversion circuit,
A control device applied to a rotating electrical machine device comprising:
When the voltage detected by the voltage detection unit is higher than a threshold value, of all switching elements of the power conversion circuit, a first element group that is a switching element of all upper arms or a switching element of all lower arms. A first control unit for controlling a switching element including a switch to off,
Of the switching elements of the power conversion circuit, after the control is started after the control by the first control unit is finished, and the first element group is actually turned off and maintained, A second controller for actually turning on the second element group, which is all the switching elements of the arm opposite to the arm corresponding to the one element group,
Control is started after the control by the second control unit is completed, and includes a third element group which is a switching element of all upper arms or a switching element of all lower arms among all the switching elements of the H bridge circuit. A third control unit for controlling the switching element to be off,
Of the switching elements of the H-bridge circuit, after the control is started after the control by the third control unit is finished and the time when the third element group is actually turned off and maintained has passed, A fourth controller for actually turning on the fourth element group, which is all the switching elements of the arm opposite to the arm corresponding to the three element groups,
Equipped with.
上記構成によれば、回転電機装置において、Hブリッジ回路は、2つの上アームのスイッチング素子及び2つの下アームのスイッチング素子を有し、界磁巻線に励磁電流を供給する。界磁巻線により界磁極が磁化され、電機子巻線には界磁極によって発生する磁界により交流電圧が発生する。電力変換回路は、直列接続された上アームのスイッチング素子及び下アームのスイッチング素子を含む相を複数備え、電機子巻線に発生した交流電圧を直流電圧に変換する。そして、電圧検出部により、電力変換回路の出力端子の電圧が検出される。 According to the above configuration, in the rotary electric machine device, the H bridge circuit has two upper arm switching elements and two lower arm switching elements, and supplies an exciting current to the field winding. The field pole is magnetized by the field winding, and an AC voltage is generated in the armature winding by the magnetic field generated by the field pole. The power conversion circuit includes a plurality of phases including an upper arm switching element and a lower arm switching element connected in series, and converts the AC voltage generated in the armature winding into a DC voltage. Then, the voltage detection unit detects the voltage of the output terminal of the power conversion circuit.
ここで、回転電機装置による発電時に、電力変換回路の出力端子から配線が外れたり、配線から電気負荷が外れたりすると、ロードダンプ電圧が発生する。この場合、ロードダンプ電圧の上昇を停止させるためには、界磁巻線に流れる励磁電流を減少させるか、電機子巻線に流れる電流を減少させる必要がある。本願発明者は、ロードダンプ電圧の上昇を迅速に停止させる、すなわちロードダンプ電圧のピーク値を抑制するためには、界磁巻線に流れる励磁電流を減少させることよりも、電機子巻線に流れる電流を減少させることが有効であることを見出した。 Here, when the wiring is disconnected from the output terminal of the power conversion circuit or the electric load is disconnected from the wiring during power generation by the rotating electrical machine device, a load dump voltage is generated. In this case, in order to stop the increase of the load dump voltage, it is necessary to reduce the exciting current flowing through the field winding or the current flowing through the armature winding. The inventor of the present application quickly stops the rise of the load dump voltage, that is, in order to suppress the peak value of the load dump voltage, rather than reducing the exciting current flowing in the field winding, It has been found that reducing the flowing current is effective.
そこで、第1制御部は、電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第1素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する。このため、ロードダンプ電圧が発生した場合に、電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高くなり、第1素子群がオフに制御される。この制御には、第1制御部による演算時間や信号送信時間等を含めて、所定の処理時間が必要とされる。さらに、第1素子群が実際にオフになるまでには、第1素子群の応答遅れ時間や動作時間等が必要とされる。そして、第2制御部は、第1制御部による制御の終了後に制御を開始し、第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、第1素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第2素子群を実際にオンにする。このため、電力変換回路の第2素子群をオンにする際に、第1素子群と第2素子群とが短絡することを防ぐことができる。 Therefore, when the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the threshold value, the first control unit selects all the upper arm switching elements or all the lower arm switching elements of all the switching elements of the power conversion circuit. The switching element including the first element group is controlled to be turned off. Therefore, when the load dump voltage is generated, the voltage detected by the voltage detection unit becomes higher than the threshold value, and the first element group is controlled to be off. This control requires a predetermined processing time including the calculation time by the first controller and the signal transmission time. Furthermore, the response delay time and the operating time of the first element group are required before the first element group is actually turned off. Then, the second control unit starts the control after the control by the first control unit is finished, and after a lapse of a time in which the first element group is actually turned off and maintained, all the switching elements of the power conversion circuit. Of these, the second element group, which is all the switching elements of the arm opposite to the arm corresponding to the first element group, is actually turned on. Therefore, it is possible to prevent a short circuit between the first element group and the second element group when the second element group of the power conversion circuit is turned on.
一方、第3制御部は、第2制御部による制御の終了後に制御を開始し、Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第3素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する。そして、第4制御部は、第3制御部による制御の終了後に制御を開始し、第3素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、第3素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第4素子群を実際にオンにする。このため、Hブリッジ回路の第4素子群をオンにする際に、第3素子群と第4素子群とが短絡することを防ぐことができる。 On the other hand, the third control unit starts the control after the control by the second control unit is completed, and is the switching element of all the upper arms or the switching element of all the lower arms of all the switching elements of the H bridge circuit. The switching elements including the third element group are controlled to be off. Then, the fourth control unit starts the control after the control by the third control unit is completed, and after a lapse of time in which the third element group is actually turned off and maintained, all the switching elements of the H-bridge circuit. Of these, the fourth element group, which is all the switching elements of the arm opposite to the arm corresponding to the third element group, is actually turned on. Therefore, when the fourth element group of the H-bridge circuit is turned on, it is possible to prevent the third element group and the fourth element group from being short-circuited.
すなわち、第3制御部及び第4制御部による制御よりも、第1制御部及び第2制御部による制御が優先して実行される。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線に流れる電流を減少させる制御を最優先して実行することができ、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することができる。 That is, the control by the first control unit and the second control unit is executed with priority over the control by the third control unit and the fourth control unit. Therefore, when the load dump voltage is generated, the control for reducing the current flowing through the armature winding can be executed with the highest priority, and the peak value of the load dump voltage can be suppressed.
第2の手段では、前記第1制御部による制御の終了時点から前記第2素子群を実際にオンにする時点までの時間は、前記第3制御部による制御の終了時点から前記第4素子群を実際にオンにする時点までの時間よりも短い。 In the second means, the time from the end of the control by the first controller to the time when the second element group is actually turned on is the time from the end of the control by the third controller to the fourth element group. It is shorter than the time to actually turn on.
上記構成によれば、第1制御部による制御の終了時点から第2素子群を実際にオンにする時点までの時間は、第3制御部による制御の終了時点から第4素子群を実際にオンにする時点までの時間よりも短くなっている。このため、第1制御部及び第2制御部による制御を実行して第2素子群が実際にオンになる時点は、第3制御部及び第4制御部による制御を第1制御部及び第2制御部による制御よりも優先して実行した場合に第4素子群が実際にオンになる時点よりも早くなる。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線に流れる電流を減少させる第1制御及び第2制御を最優先して実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。 According to the above configuration, the time from the end of control by the first controller to the time at which the second element group is actually turned on is the time when the fourth element group is actually turned on after the end of control by the third controller. It's shorter than the time to. Therefore, at the time when the control by the first control unit and the second control unit is executed and the second element group is actually turned on, the control by the third control unit and the fourth control unit is performed by the first control unit and the second control unit. When the control is performed with priority over the control by the control unit, it becomes earlier than the time when the fourth element group is actually turned on. Therefore, it is more effective to suppress the peak value of the load dump voltage by giving the first control and the second control that reduce the current flowing through the armature winding the highest priority when the load dump voltage is generated. Become.
第3の手段では、前記第1制御部による制御の終了時点から前記第2素子群を実際にオンにする時点までの時間は、前記第1制御部による制御の終了時点から前記第1素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長い。 In the third means, the time from the end of the control by the first control unit to the time of actually turning on the second element group is the time from the end of the control by the first control unit to the first element group. Longer than the time that it is actually kept off.
上記構成によれば、第1制御部による制御の終了時点から第2素子群を実際にオンにする時点までの時間は、第1制御部による制御の終了時点から第1素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長くなっている。このため、第2制御部は、第1制御部による制御の終了時点から、第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過することを待つ必要はなく、第1制御部による制御の終了後に第2素子群をオンにする制御を直ちに開始すればよい。したがって、第1制御部による制御の後に、第3制御部及び第4制御部による制御よりも先に第2制御部による制御を実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。 According to the above configuration, the time from the end of control by the first control unit to the time at which the second element group is actually turned on is that the first element group is actually off from the end of control by the first control unit. It is longer than the time it is maintained. Therefore, the second control unit does not need to wait for the time period in which the first element group is actually turned off and maintained from the end of the control by the first control unit, and the second control unit does not need to wait. The control for turning on the second element group may be started immediately after the end of the control. Therefore, executing the control by the second control unit before the control by the third control unit and the fourth control unit after the control by the first control unit is further effective in suppressing the peak value of the load dump voltage. It becomes effective.
電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、第1制御部が、例えば電力変換回路の全ての上アームのスイッチング素子のみをオフに制御すると、回転電機装置の挙動が不安定になるおそれがある。 When the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the threshold value and the first control unit controls only the switching elements of all the upper arms of the power conversion circuit to be turned off, the behavior of the rotating electrical machine device becomes unstable. There is a risk of becoming.
この点、第4の手段では、前記第1制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御するといった構成を採用している。したがって、第1制御部が第1素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する際に、回転電機装置の挙動が不安定になることを抑制することができる。 In this respect, in the fourth means, the first control unit controls all switching elements of the power conversion circuit to be turned off when the voltage detected by the voltage detection unit is higher than a threshold value. It is adopted. Therefore, when the first control unit controls the switching elements including the first element group to be off, it is possible to prevent the behavior of the rotating electrical machine device from becoming unstable.
ロードダンプ電圧が発生していない場合であっても、回転電機装置による発電に異常が生じて、電力変換回路から出力される電圧が正常値よりも高くなることがある。この場合、ロードダンプ保護制御(第1〜第4制御部による制御)を実行すると、回転電機装置による発電が過剰に制限されるおそれがある。 Even when the load dump voltage is not generated, an abnormality may occur in power generation by the rotating electrical machine device, and the voltage output from the power conversion circuit may be higher than the normal value. In this case, if the load dump protection control (control by the first to fourth control units) is executed, the power generation by the rotary electric machine device may be excessively limited.
この点、第5の手段では、前記閾値は第1閾値であり、前記電圧検出部により検出された電圧が、前記第1閾値よりも低く設定された第2閾値よりも高く且つ前記第1閾値よりも低い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する第5制御部を備えるといった構成を採用している。このため、電圧検出部により検出された電圧が、第1閾値よりも低く設定された第2閾値よりも高く且つ第1閾値よりも低い場合には、ロードダンプ保護制御よりも先に、回転電機装置による発電停止制御(第5制御部による制御)を実行することができる。したがって、回転電機装置による発電に異常が生じた場合に、回転電機装置による発電が過剰に制限されることを抑制することができる。なお、電圧検出部により検出された電圧が、第2閾値よりも高くなった後に第1閾値よりも高くなった場合は、ロードダンプ保護制御が実行される。 In this regard, in the fifth means, the threshold value is the first threshold value, and the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the second threshold value set lower than the first threshold value and is higher than the first threshold value. If it is lower than the above, a configuration is adopted in which a fifth control unit is provided for controlling all the switching elements of the power conversion circuit to be turned off. Therefore, when the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the second threshold value set lower than the first threshold value and lower than the first threshold value, the rotating electric machine is preceded by the load dump protection control. Power generation stop control by the device (control by the fifth control unit) can be executed. Therefore, when an abnormality occurs in the power generation by the rotary electric machine device, it is possible to prevent the power generation by the rotary electric machine device from being excessively limited. In addition, when the voltage detected by the voltage detection unit becomes higher than the first threshold value after becoming higher than the second threshold value, the load dump protection control is executed.
具体的には、第6の手段のように、前記第1制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が第1時間を超えて前記第1閾値よりも高くなったことを条件として、前記第1素子群を含むスイッチング素子をオフに制御し、前記第5制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が前記第1時間よりも長く設定された第2時間を超えて前記第2閾値よりも高くなったことを条件として、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御するといった構成を採用することができる。こうした構成によれば、ロードダンプ電圧が発生した場合は迅速にロードダンプ保護制御を実行し、発電異常が発生した場合は余裕を持って発電停止制御を実行することができる。 Specifically, like the sixth means, the first control unit, on the condition that the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the first threshold value over a first time period, The switching element including the first element group is controlled to be turned off, and the fifth control unit controls the voltage detected by the voltage detection unit to exceed the second time which is set to be longer than the first time. It is possible to employ a configuration in which all the switching elements of the power conversion circuit are controlled to be turned off on the condition that the value is higher than the two threshold values. With such a configuration, when the load dump voltage is generated, the load dump protection control can be quickly executed, and when the power generation abnormality is generated, the power generation stop control can be executed with a margin.
第5制御部による制御が実行される場合は、第1制御部による制御を実行する前に、電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過していることがある。この場合は、第1制御部による制御を省略して、直ちに第2制御部による制御を実行することができる。 When the control by the fifth controller is executed, the time during which all the switching elements of the power conversion circuit are actually turned off and maintained before the control by the first controller is executed. There is. In this case, the control by the first controller can be omitted, and the control by the second controller can be immediately executed.
この点、第7の手段では、前記第5制御部により前記電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過しており、且つ前記電圧検出部により検出された電圧が前記第1閾値よりも高い場合に、前記第1制御部による制御が終了して前記第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過したとして、前記第2制御部による制御を実行させるといった構成を採用している。したがって、第1制御部による制御を実行する前に、電力変換回路の全てのスイッチング素子が実際にオフにされて維持される時間が経過している場合は、第1制御部による制御を省略して直ちに第2制御部による制御を実行することができる。その結果、ロードダンプ電圧の発生時に、ロードダンプ電圧のピーク値をさらに抑制することができる。 In this regard, in the seventh means, the time period in which all the switching elements of the power conversion circuit are actually turned off and maintained by the fifth control unit has elapsed, and the voltage detection unit has detected. When the voltage is higher than the first threshold value, it is assumed that the control by the first control unit ends and the time period in which the first element group is actually turned off and maintained has elapsed, and the second control unit determines. It adopts a configuration that executes control. Therefore, before the control by the first control unit is executed, if the time in which all the switching elements of the power conversion circuit are actually turned off and maintained has elapsed, the control by the first control unit is omitted. Then, the control by the second control unit can be immediately executed. As a result, when the load dump voltage is generated, the peak value of the load dump voltage can be further suppressed.
以下、発電機能及び力行機能を備える回転電機ユニットにより、エンジンの駆動力をアシスト(補助)して走行する車両に具現化した一実施形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment embodied in a vehicle that travels by assisting (assisting) the driving force of an engine by a rotating electric machine unit having a power generation function and a power running function will be described based on the drawings.
図1に示すように、車両10は、エンジン42、スタータ13、鉛蓄電池11、リチウムイオン蓄電池12、電気負荷14,15、回転電機ユニット16等を備えている。
As shown in FIG. 1, the
エンジン42(内燃機関)は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であり、燃料の燃焼により駆動力を発生する。スタータ13(始動装置)は、エンジン42の始動の際に、エンジン42の出力軸(クランク軸)に初期回転力を付与する。
The engine 42 (internal combustion engine) is a gasoline engine, a diesel engine, or the like, and generates a driving force by burning fuel. The starter 13 (starting device) applies an initial rotational force to the output shaft (crankshaft) of the
車両10の電源システムは、蓄電部として鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを有する2電源システムである。各蓄電池11,12からは、スタータ13や、各種の電気負荷14,15、回転電機ユニット16への給電が可能となっている。また、各蓄電池11,12に対しては、回転電機ユニット16による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット16及び電気負荷14,15のそれぞれに対して、鉛蓄電池11及びリチウムイオン蓄電池12が並列に接続されている。
The power supply system of the
鉛蓄電池11は周知の汎用蓄電池である。リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池12は、鉛蓄電池11に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であることが望ましい。このリチウムイオン蓄電池12は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池11,12の定格電圧はいずれも同じであり、例えば12Vである。
The
リチウムイオン蓄電池12は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットUとして構成されている。電池ユニットUは、出力端子P1,P2を有しており、このうち出力端子P1に鉛蓄電池11とスタータ13と電気負荷14とが接続され、出力端子P2に電気負荷15と回転電機ユニット16の+B端子とが接続されている。出力端子P2と+B端子との間には、電気経路L4(配線)が設けられている。
The lithium
各電気負荷14,15は、各蓄電池11,12からの供給電力の電圧に対する要求が相違するものである。具体的には、電気負荷14には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷15は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。
The electric loads 14 and 15 have different requirements for the voltage of the electric power supplied from the
定電圧要求負荷である電気負荷14の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンECU等の各種ECUが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が確保される。電気負荷14として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。電気負荷15の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。
Specific examples of the
回転電機ユニット16(回転電機装置に相当)は、回転電機21と、インバータ22と、界磁回路23と、回転電機21の作動を制御する回転電機ECU24と、界磁回路23の動作を制御するASIC(Application Specific Integrated Circuit)28とを備えている。回転電機ユニット16は、モータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。回転電機ユニット16の詳細については後述する。
The rotary electric machine unit 16 (corresponding to a rotary electric machine device) controls the operation of the rotary
電池ユニットUには、ユニット内電気経路として、各出力端子P1,P2を繋ぐ電気経路L1と、電気経路L1上の点N1とリチウムイオン蓄電池12とを繋ぐ電気経路L2と、が設けられている。このうち電気経路L1にスイッチ31が設けられ、電気経路L2にスイッチ32が設けられている。
The battery unit U is provided with an electric path L1 that connects the output terminals P1 and P2 and an electric path L2 that connects the point N1 on the electric path L1 and the lithium-
また、電池ユニットUには、スイッチ31を迂回するバイパス経路L3が設けられている。バイパス経路L3は、出力端子P3と電気経路L1上の点N1とを接続するようにして設けられている。出力端子P3は、ヒューズ35を介して鉛蓄電池11に接続されている。このバイパス経路L3によって、スイッチ31を介さずに、鉛蓄電池11と電気負荷15及び回転電機ユニット16との接続が可能となっている。バイパス経路L3には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ36が設けられている。バイパススイッチ36をオフ(閉鎖)することで、スイッチ31がオフ(開放)されていても鉛蓄電池11と電気負荷15及び回転電機ユニット16とが電気的に接続される。
Further, the battery unit U is provided with a bypass path L3 that bypasses the
電池ユニットUは、各スイッチ31,32のオンオフ(開閉)を制御する電池ECU37を備えている。電池ECU37は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ECU37は、車両10の走行状態や各蓄電池11,12の蓄電状態に基づいて、各スイッチ31,32のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池11とリチウムイオン蓄電池12とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ECU37は、リチウムイオン蓄電池12の充電率SOC(State Of Charge)を算出し、充電率SOCが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池12への充電量及び放電量を制御する。
The battery unit U includes a
回転電機ユニット16の回転電機ECU24や、電池ユニットUの電池ECU37には、各ECU24,37を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンECU40が接続されている。エンジンECU40は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジン42の運転を制御する。各ECU24,37,40は、CAN等の通信ネットワークを構築する通信線41により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ECU24,37,40に記憶される各種データを互いに共有している。
An
次に、回転電機ユニット16の電気的構成について図2を用いて説明する。回転電機21は3相交流モータであり、3相電機子巻線(固定子巻線)としてU相、V相、W相の相巻線25U,25V,25Wと、界磁極を磁化させる回転子巻線として界磁巻線26とを備えている。回転電機ユニット16は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えるものとなっている。具体的には、回転電機21の回転軸は、ベルトを介して図示しないエンジン出力軸と駆動力を伝達可能に連結されている。このベルトを介して、エンジン出力軸の回転に伴い回転電機21の回転軸が回転することによって発電し、回転電機21の回転軸の回転に伴いエンジン出力軸が回転することによって力行する。
Next, the electrical configuration of the rotary
インバータ22(電力変換回路に相当)は、各相巻線25U,25V,25Wから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットUに対して出力する。また、インバータ22は、電池ユニットUから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線25U,25V,25Wへ出力する。インバータ22は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、3相全波整流回路を構成している。インバータ22は、界磁回路23から界磁巻線26に界磁電流(励磁電流)が供給された状態で、回転電機21の電機子巻線に供給される電力を調節することで、回転電機21を駆動する駆動回路を構成している。
The inverter 22 (corresponding to a power conversion circuit) converts the AC voltage output from each phase winding 25U, 25V, 25W into a DC voltage and outputs the DC voltage to the battery unit U. Further, the
インバータ22は、相ごとに上アームスイッチSp及び下アームスイッチSnを備えている。本実施形態では、各スイッチSp,Sn(パワートランジスタ)として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的には、NチャネルMOSFET(双方向スイッチ)を用いている。上アームスイッチSpには、上アームダイオードDpが逆並列に接続され、下アームスイッチSnには、下アームダイオードDnが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードDp,Dnとして、各スイッチSp,Snのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードDp,Dnとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチSp,Snとは別部品のダイオードであってもよい。各相におけるスイッチSp,Snの直列接続体の中間接続点は、各相巻線25U,25V,25Wの一端にそれぞれ接続されている。
The
界磁回路23(Hブリッジ回路に相当)は双方向スイッチ回路であり、界磁巻線26に直流電圧を印加可能とされている。本実施形態において界磁回路23(トランジスタチョッパ式の励磁回路)は、4個のスイッチSpa,Sna,Spb,Snbを組み合わせたHブリッジ整流回路を構成している。各スイッチSpa,Sna,Spb,Snb(パワートランジスタ)の基本構成はインバータ22の各スイッチと同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施形態では、各スイッチSpa,Sna,Spb,Snbのスイッチング制御によって界磁巻線26に印加する直流電圧を調整することにより、界磁巻線26に流れる励磁電流の向き及び電流量を制御する。
The field circuit 23 (corresponding to an H bridge circuit) is a bidirectional switch circuit, and can apply a DC voltage to the field winding 26. In the present embodiment, the field circuit 23 (transistor chopper type excitation circuit) constitutes an H-bridge rectification circuit in which four switches Spa, Sna, Spb, Snb are combined. Since the basic configuration of each switch Spa, Sna, Spb, Snb (power transistor) is the same as each switch of the
インバータ22を構成する各スイッチSp,Snは、ドライバ27Aを介してそれぞれ独立にオン/オフ駆動が切り替えられる。界磁回路23を構成する各スイッチSpa,Sna,Spb,Snbは、ドライバ27Bを介してそれぞれ独立にオン/オフ駆動が切り替えられる。回転電機ユニット16には、各相電流iu,iv,iwを検出する電流検出部29A、及び界磁電流ifを検出する電流検出部29Bがそれぞれ設けられている。電流検出部29A,29Bは、例えばカレントトランスや抵抗器を備えるものが用いられる。また、回転電機ユニット16には、+B端子(出力端子に相当)の電圧を検出する電圧センサ30(電圧検出部に相当)が設けられている。
Each of the switches Sp and Sn forming the
回転電機ECU24は、CPU、ROM、RAM、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。また、回転電機ECU24は、車両10の走行開始後にインバータ22を制御して回転電機21を駆動させて、エンジン42の駆動力をアシストする。回転電機21は、エンジン始動時に出力軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。ASIC28は、カスタムICにより構成され、回転電機ECU24と相互に通信を行う。ASIC28は、回転電機ECU24からの指令に基づいて、界磁巻線26に流す励磁電流を調整し、回転電機ユニット16の発電電圧(電池ユニットUに対する出力電圧)を制御する。本実施形態では、ASIC28は、電圧センサ30により検出された電圧に基づいて、ロードダンプ電圧の発生や回転電機ユニット16による過剰な発電(過発電)の発生を検知する。なお、回転電機ECU24及びASIC28により、回転電機装置の制御装置が構成されている。
The rotary
ところで、回転電機ユニット16による発電時(通常発電時、回生発電時)に、+B端子から電気経路L4が外れたり、電気経路L1,L4から電気負荷14,15や鉛蓄電池11等が外れたりすると、ロードダンプ電圧が発生する。この場合、ロードダンプ電圧の上昇を停止させるためには、界磁巻線26に流れる励磁電流を減少させるか、電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)に流れる電流を減少させる必要がある。具体的には、+B端子の電圧の上昇を速やかに停止させて低下させるべく、以下のロードダンプ保護制御を行う。すなわち、界磁回路23の下アームのスイッチSna,Snbをオン(閉鎖)に制御し且つ上アームのスイッチSpa,Spbをオフ(開放)に制御する。また、インバータ22の全ての下アームスイッチSnをオンに制御し且つ全ての上アームスイッチSpをオフに制御する。
By the way, if the electric path L4 is disconnected from the +B terminal or the
ここで、インバータ22の全ての下アームスイッチSnをオンに制御する際には、上アームと下アームとが短絡することを防ぐ必要がある。このため、全ての下アームスイッチSnをオンに制御する前に、上アームスイッチSp及び下アームスイッチSnがオフにされる所定のデッドタイムが確保される。同様に、界磁回路23の全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンに制御する際には、上アームと下アームとが短絡することを防ぐ必要がある。このため、全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンに制御する前に、上アームのスイッチSpa,Spb、及び下アームのスイッチSna,Snbがオフにされる所定のデッドタイムが確保される。
Here, when controlling all the lower arm switches Sn of the
図3は、比較例のロードダンプ保護制御の態様を示すタイムチャートである。 FIG. 3 is a time chart showing a mode of load dump protection control of a comparative example.
同図に示すように、時刻t10以前では、例えば回転電機ユニット16により回生発電が行われている。そして、インバータ22の各スイッチSp(上アームMOS),Sn(下アームMOS)、及び界磁回路23の各スイッチSpa,Spb(上アームMOS)、Sna,Snb(下アームMOS)が、オン及びオフに制御されている。なお、インバータ22の上アームMOS(各スイッチSp)、及び界磁回路23の上アームMOS(各スイッチSpa,Spb)の動作の表示は省略している。
As shown in the figure, before the time t10, regenerative power generation is performed by the rotating
時刻t10において、例えば+B端子から電気経路L4が外れることで、ロードダンプ電圧が発生すると、+B端子の電圧が急激に上昇し始める。 At time t10, when the load dump voltage is generated by, for example, disconnecting the electrical path L4 from the +B terminal, the voltage at the +B terminal starts to rise rapidly.
時刻t11において、+B端子の電圧がLD閾値を超える。そして、時刻t11から遅れ時間TA11が経過すると、時刻t12においてASIC28により、ロードダンプ電圧が発生したことが検出される。そして、ASIC28により、LDフラグが0から1にされ、回転電機ECU24に通知される。
At time t11, the voltage at the +B terminal exceeds the LD threshold. Then, when the delay time TA11 elapses from the time t11, the
時刻t12から割込禁止時間TA12が経過すると、時刻t13において、回転電機ECU24により、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフにする制御が開始される。割込禁止時間TA12は、回転電機ECU24がASIC28からLDフラグ=1を受信してから、LD保護制御を割込で開始するまでの処理に必要な時間である。
When the interrupt prohibition time TA12 elapses from the time t12, the rotary
時刻t13からオフ処理時間TA13が経過すると、時刻t14において、インバータ22の全てのスイッチSp,Snがオフにされる。オフ処理時間TA13は、回転電機ECU24が全てのスイッチSp,Snをオフにする制御に必要な処理時間である。
When the off processing time TA13 elapses from the time t13, all the switches Sp and Sn of the
時刻t14において、回転電機ECU24により、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbをオフにする制御が開始される。時刻t14からオフ処理時間TA14が経過すると、時刻t15において、全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフにされる。オフ処理時間TA14は、回転電機ECU24が全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbをオフにする制御に必要な処理時間である。
At time t14, the rotary
時刻t15において、回転電機ECU24により、インバータ22の全ての下アームスイッチSnをオンにする制御が開始される。時刻t15からオン処理時間TA15及び遅延時間TA16が経過すると、時刻t17において、全ての下アームスイッチSnがオンにされる。これにより、電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)から+B端子へ電流が流れなくなり、+B端子の電圧が低下し始める。オン処理時間TA15は、回転電機ECU24が全ての下アームスイッチSnをオンにする制御に必要な処理時間である。遅延時間TA16は、下アームスイッチSnをオンにする制御が終了してから、下アームスイッチSnが実際にオンになるまでの遅延時間である。そして、インバータ22の全てのスイッチSp,Snがオフにされてから、全ての下アームスイッチSnがオンにされるまでの時間TA17(=TA14+TA15+TA16)が、上アームスイッチSp及び下アームスイッチSnがオフにされたデッドタイムに相当する。時間TA17は、全ての下アームスイッチSnをオンに制御する前に必要な所定のデッドタイム(全ての上アームスイッチSpが実際にオフにされて維持される時間)よりも長くなっている。このため、所定のデッドタイムを確保するための特別な処理は行われていない。
At time t15, the rotary
時刻t16において、回転電機ECU24により、調整時間TA18が経過するまで待つ処理が開始される。調整時間TA18は、界磁回路23の上アームのスイッチSpa,Spb及び下アームのスイッチSna,Snbがオフにされる所定のデッドタイムを確保するために必要な時間である。
At time t16, the rotary
時刻t16から調整時間TA18が経過すると、時刻t18において、界磁回路23の全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンにする制御が開始される。時刻t18からオン処理時間TA19が経過すると、時刻t19において、全ての下アームのスイッチSna,Snbがオンにされる。これにより、界磁巻線26から+B端子へ電流が流れなくなり、+B端子の電圧がさらに低下し始める。オン処理時間TA19は、回転電機ECU24が全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンにする制御に必要な処理時間である。そして、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフにされてから、全ての下アームのスイッチSna,Snbがオンにされるまでの時間TA20(=TA15+TA18+TA19)が、上アームのスイッチSpa,Spb及び下アームのスイッチSna,Snbがオフにされたデッドタイムに相当する。
When the adjustment time TA18 elapses from the time t16, control for turning on the switches Sna and Snb of all the lower arms of the
時刻t20において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低くなると、ASIC28により、ロードダンプ電圧が十分に低下したことが検出される。そして、ASIC28により、LDフラグが1から0にされ、回転電機ECU24に通知される。時刻t20以降は、回転電機ECU24により、インバータ22の全ての上アームスイッチSpがオフにされ、全ての下アームスイッチSnがオンにされた状態が維持される。また、回転電機ECU24により、界磁回路23の全ての上アームのスイッチSpa,Spbがオフにされ、全ての下アームのスイッチSna,Snbがオンにされた状態が維持される。
At time t20, when the voltage at the +B terminal becomes lower than the release threshold value, the
本願発明者は、ロードダンプ電圧の上昇を迅速に停止させる、すなわちロードダンプ電圧のピーク値を抑制するためには、界磁巻線26に流れる励磁電流を減少させることよりも、電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)に流れる電流を減少させることが有効であることを見出した。その理由は、界磁巻線26に流れる励磁電流よりも、電機子巻線に流れる電流がはるかに大きいことによる。そこで、本か実施形態では、回転電機ECU24は、界磁巻線26に流れる励磁電流を減少(還流)させる制御よりも、電機子巻線に流れる電流を減少(還流)させる制御を優先して実行する。
The inventor of the present application, in order to quickly stop the increase of the load dump voltage, that is, to suppress the peak value of the load dump voltage, rather than decreasing the exciting current flowing through the field winding 26, the armature winding. It has been found that reducing the current flowing in (
(ロードダンプ保護制御)
図4は、本実施形態のロードダンプ保護制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ASIC28及び回転電機ECU24により実行される。
(Load dump protection control)
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the load dump protection control of this embodiment. This series of processing is executed by the
まず、ASIC28は、電圧センサ30により検出された電圧に基づいて、+B端子の電圧がLD閾値(閾値、第1閾値に相当)よりも高いか否か判定する(S11)。この判定において、+B端子の電圧がLD閾値よりも高くないと判定した場合(S11:NO)、S11の処理を再度実行する。
First, the
一方、S11の判定において、+B端子の電圧がLD閾値よりも高いと判定した場合(S11:YES)、ASIC28は、+B端子の電圧がLD閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間(第1時間に相当)よりも長いか否か判定する(S12)。この判定において、+B端子の電圧がLD閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合(S12:NO)、S11の処理から再度実行する。
On the other hand, in the determination of S11, when it is determined that the voltage of the +B terminal is higher than the LD threshold (S11: YES), the
一方、S12の判定において、+B端子の電圧がLD閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合(S12:YES)、ASIC28は、回転電機ECU24へロードダンプ電圧の発生を通知する。具体的には、LDフラグを0から1にして、LDフラグ=1を回転電機ECU24へ通知する。
On the other hand, in the determination of S12, when it is determined that the elapsed time after determining that the voltage of the +B terminal is higher than the LD threshold value is longer than the determination time (S12: YES), the
続いて、回転電機ECU24は、ロードダンプ電圧の発生の通知を受信しかた否か判定する(S14)。具体的には、LDフラグ=1であることを受信したか否か判定する。この判定において、ロードダンプ電圧の発生の通知を受信していないと判定した場合(S14:NO)、S14の処理を再度実行する。
Subsequently, the rotary
一方、S14の判定において、ロードダンプ電圧の発生の通知を受信したと判定した場合(S14:YES)、回転電機ECU24は、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御する(S15)。すなわち、電圧センサ30により検出された電圧が判定時間を超えてLD閾値よりも高くなったことを条件として、全てのスイッチSp,Snをオフに制御する。なお、インバータ22の全ての上アームスイッチSpが第1素子群に相当する。
On the other hand, in the determination of S14, when it is determined that the notification of the generation of the load dump voltage is received (S14: YES), the rotary
続いて、回転電機ECU24は、インバータ22の全ての下アームスイッチSnをオンに制御する(S16)。ここで、S15の処理の終了時点から全ての下アームスイッチSnが実際にオンになる時点までの時間は、S15の処理の終了時点から全てのスイッチSp,Snが実際にオフされて維持される時間(所定のデッドタイム)よりも長い。なお、インバータ22の全ての下アームスイッチSnが第2素子群に相当する。
Subsequently, the rotary
続いて、回転電機ECU24は、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbをオフに制御する(S17)。なお、界磁回路23の全ての上アームのスイッチSpa,Spbが第3素子群に相当する。そして、回転電機ECU24は、界磁回路23の上アームのスイッチSpa,Spb及び下アームのスイッチSna,Snbがオフにされて維持される所定のデッドタイムを確保する調整処理を実行する(S18)。具体的には、所定のデッドタイムを確保するための調整時間が経過するまで、S19の処理を開始せずに待つ。
Subsequently, the rotary
所定のデッドタイムを確保する調整処理(S18)を実行した後、回転電機ECU24は、界磁回路23の全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンに制御する(S19)。なお、界磁回路23の全ての下アームのスイッチSna,Snbが第4素子群に相当する。
After executing the adjustment processing (S18) for ensuring a predetermined dead time, the rotary
続いて、ASIC28は、電圧センサ30により検出された電圧に基づいて、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いか否か判定する(S20)。この判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低くないと判定した場合(S20:NO)、S20の処理を再度実行する。
Subsequently, the
一方、S20の判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定した場合(S20:YES)、ASIC28は、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いか否か判定する(S21)。この判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合(S21:NO)、S20の処理から再度実行する。
On the other hand, in the determination of S20, when it is determined that the voltage of the +B terminal is lower than the release threshold (S20: YES), the
一方、S21の判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合(S21:YES)、ASIC28は、回転電機ECU24へロードダンプ電圧が十分に低下したことを通知する。具体的には、LDフラグを1から0にして、LDフラグ=0を回転電機ECU24へ通知する。
On the other hand, in the determination of S21, when it is determined that the elapsed time since it is determined that the voltage of the +B terminal is lower than the release threshold is longer than the determination time (S21: YES), the
続いて、回転電機ECU24は、全ての下アームスイッチSnが実際にオンになってから所定時間経過したか否か判定する(S22)。所定時間は、界磁巻線26に流れる励磁電流の大きさに基づいて設定する。具体的には、所定時間=励磁電流×α+βの式により、所定時間を設定する。α,βは、予め実験等に基づいて設定された係数である。この判定において、全ての下アームスイッチSnが実際にオンになってから所定時間経過していないと判定した場合(S22:NO)、S22の処理を再度実行する。
Subsequently, the rotary
一方、S22の判定において、全ての下アームスイッチSnが実際にオンになってから所定時間経過したと判定した場合(S22:YES)、回転電機ECU24は、インバータ22及び界磁回路23の全てのスイッチSp,Sn,Spa,Spb,Sna,Snbをオフに制御する(S23)。その後、回転電機ECU24は、この一連の処理を終了する(END)。
On the other hand, in the determination of S22, when it is determined that the predetermined time has elapsed after all the lower arm switches Sn are actually turned on (S22: YES), the rotating
なお、S11〜S15の処理が第1制御部としての処理に相当し、S16の処理が第2制御部としての処理に相当し、S17の処理が第3制御部としての処理に相当し、S18及びS19の処理が第4制御部としての処理に相当する。また、S11〜S13の処理、S20及びS21の処理を、回転電機ECU24により実行してもよい。
The processes of S11 to S15 correspond to the process of the first control unit, the process of S16 corresponds to the process of the second control unit, the process of S17 corresponds to the process of the third control unit, and the process of S18. The processing of S19 and S19 corresponds to the processing of the fourth control unit. Further, the processing of S11 to S13 and the processing of S20 and S21 may be executed by the rotary
図5は、本実施形態のロードダンプ保護制御の態様を示すタイムチャートである。なお、図3と同一の部分には、同一の符号を付すことにより説明を省略する。 FIG. 5 is a time chart showing an aspect of the load dump protection control of this embodiment. The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
同図に示すように、時刻t14までの制御態様は図3の比較例と同一である。 As shown in the figure, the control mode until time t14 is the same as that of the comparative example of FIG.
時刻t14において、回転電機ECU24により、インバータ22の全ての下アームスイッチSnをオンにする制御が開始される。時刻t14からオン処理時間TA15及び遅延時間TA16が経過すると、時刻t32において、全ての下アームスイッチSnがオンにされる。これにより、電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)から+B端子へ電流が流れなくなり、+B端子の電圧が低下し始める。そして、インバータ22の全てのスイッチSp,Snがオフにされてから、全ての下アームスイッチSnがオンにされるまでの時間TA17R(=TA15+TA16)が、上アームスイッチSp及び下アームスイッチSnがオフにされたデッドタイムに相当する。時間TA17Rは、全ての下アームスイッチSnをオンに制御する前に必要な所定のデッドタイム(全ての上アームスイッチSpが実際にオフにされて維持される時間)よりも長くなっている。このため、所定のデッドタイムを確保するための特別な処理(デッドタイム調整処理)は行われていない。
At time t14, the rotary
時刻t14からオン処理時間TA15が経過すると、時刻t30において、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbをオフにする制御が開始される。時刻t30からオフ処理時間TA14が経過すると、時刻t31において、全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフにされる。
When the ON processing time TA15 elapses from the time t14, the control to turn off all the switches Spa, Spb, Sna, Snb of the
時刻t31において、回転電機ECU24により、調整時間TA18Rが経過するまで待つ処理が開始される。調整時間TA18Rは、界磁回路23の上アームのスイッチSpa,Spb及び下アームのスイッチSna,Snbがオフにされる所定のデッドタイムを確保するために必要な時間である。
At time t31, the rotary
時刻t31から調整時間TA18Rが経過すると、時刻t33において、界磁回路23の全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンにする制御が開始される。時刻t33からオン処理時間TA19が経過すると、時刻t34において、全ての下アームのスイッチSna,Snbがオンにされる。これにより、界磁巻線26から+B端子へ電流が流れなくなり、+B端子の電圧がさらに低下し始める。そして、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフにされてから、全ての下アームのスイッチSna,Snbがオンにされるまでの時間TA20R(=TA18R+TA19)が、上アームのスイッチSpa,Spb及び下アームのスイッチSna,Snbがオフにされたデッドタイムに相当する。インバータ22の全てのスイッチSp,Snがオフにされてから、全ての下アームスイッチSnがオンにされるまでの時間TA17Rは、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフにされてから、全ての下アームのスイッチSna,Snbがオンにされるまでの時間TA20Rよりも短くなっている。
When the adjustment time TA18R has elapsed from the time t31, the control for turning on the switches Sna and Snb of all the lower arms of the
時刻t35において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低くなると、ASIC28により、ロードダンプ電圧が十分に低下したことが検出される。そして、ASIC28により、LDフラグが1から0にされ、回転電機ECU24に通知される。時刻t35以降は、回転電機ECU24により、インバータ22の全てのスイッチSp,Snがオフにされた状態が維持される。また、回転電機ECU24により、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフにされた状態が維持される。
At time t35, when the voltage at the +B terminal becomes lower than the release threshold value, the
また、ロードダンプ電圧が発生していない場合であっても、回転電機ユニット16による発電に異常が生じて、インバータ22から出力される電圧が正常値よりも高くなることがある。この場合、上述したロードダンプ保護制御を実行すると、回転電機ユニット16による発電が過剰に制限されるおそれがある。そこで、本実施形態では、回転電機ECU24は、電圧センサ30により検出された電圧が、LD閾値よりも低く設定された過発電閾値よりも高く且つLD閾値よりも低い場合に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御する過発電保護制御を実行する。
Even when the load dump voltage is not generated, an abnormality may occur in the power generation by the rotary
(過発電保護制御)
図6は、本実施形態の過発電保護制御(発電停止制御に相当)の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、回転電機ECU24により実行される。
(Overgeneration protection control)
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure of overpower generation protection control (corresponding to power generation stop control) of the present embodiment. This series of processing is executed by the rotary
まず、電圧センサ30により検出された電圧に基づいて、+B端子の電圧が過発電閾値(第2閾値に相当)よりも高いか否か判定する(S31)。過発電閾値は、LD閾値よりも低く設定されている。この判定において、+B端子の電圧が過発電閾値よりも高くないと判定した場合(S31:NO)、S31の処理を再度実行する。
First, based on the voltage detected by the
一方、S31の判定において、+B端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定した場合(S31:YES)、+B端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間(第2時間に相当)よりも長いか否か判定する(S32)。S32の判定時間は、図4のS12の判定時間よりも長く設定されている。この判定において、+B端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合(S32:NO)、S31の処理から再度実行する。 On the other hand, in the determination of S31, when it is determined that the voltage of the +B terminal is higher than the overpower generation threshold (S31: YES), the elapsed time after determining that the voltage of the +B terminal is higher than the overpower generation threshold is the determination time. It is determined whether it is longer than (corresponding to the second time) (S32). The determination time of S32 is set longer than the determination time of S12 of FIG. In this determination, when it is determined that the elapsed time after determining that the voltage at the +B terminal is higher than the overpower generation threshold value is not longer than the determination time (S32: NO), the process is repeated from S31.
一方、S32の判定において、+B端子の電圧が過発電閾値よりも高いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合(S32:YES)、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御する(S33)。すなわち、電圧センサ30により検出された電圧が判定時間を超えて過発電閾値よりも高くなったことを条件として、全てのスイッチSp,Snをオフに制御する。
On the other hand, when it is determined in S32 that the voltage at the +B terminal is higher than the overpower generation threshold value and the elapsed time is longer than the determination time (S32: YES), all the switches Sp, Sn is controlled to off (S33). That is, under the condition that the voltage detected by the
続いて、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbをオフに制御する(S34)。
Subsequently, all the switches Spa, Spb, Sna, Snb of the
続いて、電圧センサ30により検出された電圧に基づいて、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いか否か判定する(S35)。この判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低くないと判定した場合(S35:NO)、S35の処理を再度実行する。
Then, based on the voltage detected by the
一方、S35の判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定した場合(S35:YES)、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いか否か判定する(S36)。この判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長くないと判定した場合(S36:NO)、S35の処理から再度実行する。 On the other hand, in the determination of S35, when it is determined that the voltage of the +B terminal is lower than the release threshold (S35: YES), the elapsed time after determining that the voltage of the +B terminal is lower than the release threshold is longer than the determination time. It is determined whether it is long (S36). In this determination, when it is determined that the elapsed time after determining that the voltage at the +B terminal is lower than the release threshold is not longer than the determination time (S36: NO), the process is repeated from S35.
一方、S36の判定において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低いと判定してからの経過時間が判定時間よりも長いと判定した場合(S36:YES)、過発電に対する保護状態を解除する(S37)。具体的には、過発電保護制御を終了し、通常制御を実行する。その後、回転電機ECU24は、この一連の処理を終了する(END)。
On the other hand, in the determination of S36, when it is determined that the elapsed time after it is determined that the voltage of the +B terminal is lower than the release threshold value is longer than the determination time (S36: YES), the protection state against overpower generation is released ( S37). Specifically, the overpower protection control is ended and the normal control is executed. Then, the rotary
ここで、+B端子の電圧がLD閾値よりも高い場合は、図4のLD保護制御が優先的に実行される。すなわち、上記過発電保護制御は、電圧センサ30により検出された電圧が、過発電閾値よりも高く且つLD閾値よりも低い場合に実行される。なお、S31〜S33の処理が第5制御部としての処理に相当する。また、S31及びS32の処理、S35及びS36の処理を、ASIC28により実行することもできる。その場合は、図4の処理に準じて、回転電機ECU24に過発電の発生を通知する処理等を追加すればよい。
Here, when the voltage of the +B terminal is higher than the LD threshold, the LD protection control of FIG. 4 is preferentially executed. That is, the over-generation protection control is executed when the voltage detected by the
図7は、過発電保護制御の態様を示すタイムチャートである。 FIG. 7 is a time chart showing an aspect of overpower protection control.
回転電機ユニット16に過発電異常が生じて、時刻t40において、+B端子の電圧が過発電閾値を超える。そして、時刻t40から判定時間が経過すると、時刻t41において、回転電機ECU24により、インバータ22の全てのスイッチSp,Snがオフに制御される。さらに、回転電機ECU24により、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbがオフに制御される。
An overpower generation abnormality occurs in the rotating
ここで、過発電保護制御では、インバータ22の電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)に流れる電流は、LD保護制御と異なり還流されていないため、+B端子へ流れる電流はすぐには減少しない。同様に、過発電保護制御では、界磁巻線26に流れる励磁電流は、LD保護制御と異なり還流されていないため、+B端子へ流れる電流はすぐには減少しない。したがって、+B端子の電圧は、時刻t41から上昇を続け、時刻t42においてピーク値となる。
Here, in the over-generation protection control, the current flowing in the armature winding (
時刻t42において、電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)から+B端子へ電流が流れなくなり、+B端子の電圧が低下し始める。なお、界磁巻線26からも+B端子へ電流が流れなくなる。
At time t42, current stops flowing from the armature winding (
時刻t43において、+B端子の電圧が解除閾値よりも低くなる。そして、時刻t43から判定時間が経過すると、時刻t44において、回転電機ECU24により、インバータ22及び界磁回路23の通常制御が開始される。
At time t43, the voltage at the +B terminal becomes lower than the release threshold. Then, when the determination time has elapsed from the time t43, the rotary
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The embodiment described in detail above has the following advantages.
・第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snのうち、全ての上アームスイッチSpである第1素子群を含む全てのスイッチSp,Snをオフに制御する。このため、ロードダンプ電圧が発生した場合に、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高くなり、第1素子群がオフに制御される。そして、第2制御部は、第1制御部による制御の終了後に制御を開始し、第1素子群(全ての上アームスイッチSp)が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snのうち、第1素子群に対応する上アームと反対側の下アームの全てのスイッチSnである第2素子群を実際にオンにする。このため、インバータ22の第2素子群(全ての下アームスイッチSn)をオンにする際に、第1素子群と第2素子群とが短絡することを防ぐことができる。
The first control unit includes the first element group that is all the upper arm switches Sp of all the switches Sp and Sn of the
・第3制御部は、第2制御部による制御の終了後に制御を開始し、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbのうち、全ての上アームのスイッチSpa,Spbである第3素子群を含む全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbをオフに制御する。そして、第4制御部は、第3制御部による制御の終了後に制御を開始し、第3素子群(全ての上アームのスイッチSpa,Spb)が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、界磁回路23の全てのスイッチSpa,Spb,Sna,Snbのうち、第3素子群に対応する上アームと反対側の下アームの全てのスイッチSna,Snbである第4素子群を実際にオンにする。このため、界磁回路23の第4素子群(全ての下アームのスイッチSna,Snb)をオンにする際に、第3素子群と第4素子群とが短絡することを防ぐことができる。
The third control unit starts the control after the control by the second control unit is completed, and is the switch Spa, Spb of all the upper arms among all the switches Spa, Spb, Sna, Snb of the
・第3制御部及び第4制御部による制御よりも、第1制御部及び第2制御部による制御が優先して実行される。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線(相巻線25U,25V,25W)に流れる電流を減少させる制御を最優先して実行することができ、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することができる。
The control by the first control unit and the second control unit is executed with priority over the control by the third control unit and the fourth control unit. Therefore, when the load dump voltage is generated, the control for reducing the current flowing through the armature winding (
・第1制御部による制御の終了時点(時刻t14)から第2素子群を実際にオンにする時点(時刻t32)までの時間TA17R(=TA15+TA16)は、第3制御部による制御の終了時点(時刻t31)から第4素子群を実際にオンにする時点(時刻t34)までの時間TA20R(=TA18R+TA19)よりも短くなっている。このため、第1制御部及び第2制御部による制御を実行して第2素子群が実際にオンになる時点(時刻t32)は、第3制御部及び第4制御部による制御を第1制御部及び第2制御部による制御よりも優先して実行した場合に第4素子群が実際にオンになる時点よりも早くなる。したがって、ロードダンプ電圧の発生時に、電機子巻線に流れる電流を減少させる第1制御及び第2制御を最優先して実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。 The time TA17R (=TA15+TA16) from the time when the control by the first controller ends (time t14) to the time when the second element group is actually turned on (time t32) is the time when the control by the third controller ends ( It is shorter than the time TA20R (=TA18R+TA19) from the time t31) to the time (time t34) when the fourth element group is actually turned on. Therefore, when the control by the first control unit and the second control unit is executed and the second element group is actually turned on (time t32), the control by the third control unit and the fourth control unit is controlled by the first control. When the control is performed with priority over the control by the control unit and the second control unit, it becomes earlier than the time when the fourth element group is actually turned on. Therefore, it is more effective to suppress the peak value of the load dump voltage by giving the first control and the second control that reduce the current flowing through the armature winding the highest priority when the load dump voltage is generated. Become.
・第1制御部による制御の終了時点(時刻t14)から第2素子群を実際にオンにする時点(時刻t32)までの時間TA17Rは、第1制御部による制御の終了時点から第1素子群が実際にオフにされて維持される時間(必要なデッドタイム)よりも長くなっている。このため、第2制御部は、第1制御部による制御の終了時点から、第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過することを待つ必要はなく、第1制御部による制御の終了後に第2素子群をオンにする制御を直ちに開始すればよい。したがって、第1制御部による制御の後に、第3制御部及び第4制御部による制御よりも先に第2制御部による制御を実行することが、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制する上でさらに有効となる。 The time TA17R from the time when the control by the first control unit ends (time t14) to the time when the second element group is actually turned on (time t32) is the first element group from the time when the control by the first control unit ends. Is actually longer than the time it has been turned off (the required dead time). Therefore, the second control unit does not need to wait for the time period in which the first element group is actually turned off and maintained from the end of the control by the first control unit, and the second control unit does not need to wait. The control for turning on the second element group may be started immediately after the end of the control. Therefore, executing the control by the second control unit before the control by the third control unit and the fourth control unit after the control by the first control unit is further effective in suppressing the peak value of the load dump voltage. It becomes effective.
・電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、第1制御部が、インバータ22の全ての上アームスイッチSpのみをオフに制御すると、回転電機ユニット16の挙動が不安定になるおそれがある。この点、第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御している。したがって、第1制御部が第1素子群を含むスイッチをオフに制御する際に、回転電機ユニット16の挙動が不安定になることを抑制することができる。
When the voltage detected by the
・電圧センサ30により検出された電圧が、LD閾値よりも低く設定された過発電閾値よりも高く且つLD閾値よりも低い場合に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御する第5制御部を備えている。このため、電圧センサ30により検出された電圧が、LD閾値よりも低く設定された過発電閾値よりも高く且つLD閾値よりも低い場合には、ロードダンプ保護制御よりも先に、回転電機ユニット16による発電停止制御(第5制御部による制御)を実行することができる。したがって、回転電機ユニット16による発電に異常が生じた場合に、回転電機ユニット16による発電が過剰に制限されることを抑制することができる。
A fifth control for turning off all the switches Sp and Sn of the
・電圧センサ30により検出された電圧が、過発電閾値よりも高くなった後にLD閾値よりも高くなった場合は、ロードダンプ保護制御が実行される。このため、ロードダンプ保護制御を、過発電保護制御よりも優先して実行することができる。
When the voltage detected by the
・第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧が第1時間(判定時間)を超えてLD閾値よりも高くなったことを条件として、第1素子群を含むスイッチSp,Snをオフに制御し、第5制御部は、電圧センサ30により検出された電圧が第1時間よりも長く設定された第2時間(判定時間)を超えて過発電閾値よりも高くなったことを条件として、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御している。こうした構成によれば、ロードダンプ電圧が発生した場合は迅速にロードダンプ保護制御を実行し、発電異常が発生した場合は余裕を持って発電停止制御を実行することができる。
The first control unit turns off the switches Sp and Sn including the first element group on condition that the voltage detected by the
なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。 The above embodiment can be modified and implemented as follows.
・第5制御部による制御が実行される場合は、第1制御部による制御を実行する前に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snが実際にオフにされて維持される時間(必要なデッドタイム)が経過していることがある。この場合は、第1制御部による制御を省略して、直ちに第2制御部による制御を実行することができる。そこで、第5制御部によりインバータ22の全てのスイッチが実際にオフにされて維持される時間が経過しており、且つ電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、第1制御部による制御が終了して第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過したとして、第2制御部による制御を実行させてもよい。こうした構成によれば、第1制御部による制御を実行する前に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snが実際にオフにされて維持される時間が経過している場合は、第1制御部による制御を省略して直ちに第2制御部による制御を実行することができる。その結果、ロードダンプ電圧の発生時に、ロードダンプ電圧のピーク値をさらに抑制することができる。
When the control by the fifth control unit is executed, before the control by the first control unit is executed, the time during which all the switches Sp and Sn of the
・第5制御部による過発電保護制御を省略して、ロードダンプ保護制御(第1〜第4制御部による制御)のみを実行してもよい。 -Overload protection control by the 5th control part may be omitted and only load dump protection control (control by the 1st-4th control parts) may be performed.
・上記実施形態では、第2制御部は、第1素子群(全ての上アームスイッチSp)を含む全てのスイッチSp,Snが実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、第2素子群(全ての下アームスイッチSn)を実際にオンにした。これに対して、第2制御部は、第1素子群としての全ての下アームスイッチSnを含む全てのスイッチSp,Snが実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、第2素子群としての全ての上アームスイッチSpを実際にオンにしてもよい。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、第2制御部は、第1素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチである第2素子群を実際にオンにすればよい。 In the above-described embodiment, the second control unit controls the second controller after the time period in which all the switches Sp and Sn including the first element group (all the upper arm switches Sp) are actually turned off and maintained. The element group (all lower arm switches Sn) was actually turned on. On the other hand, the second control unit controls the second element after the time in which all the switches Sp and Sn including all the lower arm switches Sn as the first element group are actually turned off and maintained. All upper arm switches Sp as a group may actually be turned on. With such a configuration, the same operational effect as that of the above-described embodiment can be obtained. That is, the second control unit may actually turn on the second element group, which is all the switches of the arm opposite to the arm corresponding to the first element group.
・上記実施形態では、第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snをオフに制御した。これに対して、第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、全ての上アームスイッチSp(第1素子群)のみをオフに制御することもできる。また、第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、全ての下アームスイッチSn(第1素子群)のみをオフに制御することもできる。これらの場合であっても、インバータ22の第2素子群をオンにする際に、第1素子群と第2素子群とが短絡することを防ぐことができる。
In the above-described embodiment, the first control unit controls all the switches Sp and Sn of the
要するに、第1制御部は、電圧センサ30により検出された電圧がLD閾値よりも高い場合に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snのうち、全ての上アームのスイッチSp又は全ての下アームのスイッチSnである第1素子群を含むスイッチをオフに制御し、第2制御部は、第1制御部による制御の終了後に制御を開始し、第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、インバータ22の全てのスイッチSp,Snのうち、第1素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチである第2素子群を実際にオンにすればよい。
In short, when the voltage detected by the
・上記実施形態では、第1制御部による制御の終了時点(時刻t14)から第2素子群を実際にオンにする時点(時刻t32)までの時間TA17Rは、第1制御部による制御の終了時点から第1素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長くなっていた。これに対して、第1制御部による制御の終了時点からオン処理時間TA15及び遅延時間TA16が経過する時点までの時間が、第1制御部による制御の終了時点から第1素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも短くなっていてもよい。この場合は、第2制御部が、第1制御部による制御の終了時点から、第1素子群が実際にオフにされて維持される時間(必要なデッドタイム)が経過した後に、第2素子群が実際にオンにされるように、第2制御部が第2素子群をオンにする制御を待つ処理(デッドタイム調整処理)を実行すればよい。 In the above-described embodiment, the time TA17R from the end time of the control by the first control unit (time t14) to the time of actually turning on the second element group (time t32) is the end time of the control by the first control unit. Therefore, it was longer than the time that the first element group is actually turned off and maintained. On the other hand, the time from the end of the control by the first controller to the time when the ON processing time TA15 and the delay time TA16 elapse is such that the first element group is actually turned off from the end of the control by the first controller. It may be shorter than the time of being kept for a while. In this case, the second control unit controls the second element after the time (necessary dead time) during which the first element group is actually turned off and maintained from the end of the control by the first control unit. The process (dead time adjustment process) of waiting for the control of turning on the second element group by the second controller may be executed so that the group is actually turned on.
・上記実施形態では、所定のデッドタイムを確保するために必要な調整時間TA18Rが経過してから、界磁回路23の全ての下アームのスイッチSna,Snbをオンにする制御を開始した。これに対して、第3制御部による制御の終了時点(時刻t31)からオン処理時間TA19が経過する時点までの時間が、第3制御部による制御の終了時点から第3素子群が実際にオフにされて維持される時間よりも長い場合がある。この場合は、第4制御部が、第3制御部による制御の終了時点から、第3素子群が実際にオフにされて維持される時間を待つ必要はなく、第3制御部による制御の終了後に第4素子群をオンにする制御を直ちに開始すればよい。
In the above embodiment, the control for turning on the switches Sna, Snb of all the lower arms of the
・上記実施形態では、第1制御部による制御の終了時点(時刻t14)から第2素子群を実際にオンにする時点(時刻t32)までの時間TA17R(=TA15+TA16)は、第3制御部による制御の終了時点(時刻t31)から第4素子群を実際にオンにする時点(時刻t34)までの時間TA20R(=TA18R+TA19)よりも短くなっていた。これに対して、上記時間TA17Rが上記時間TA20Rよりも長くなっていてもよい。この場合であっても、第3制御部及び第4制御部による制御よりも、第1制御部及び第2制御部による制御を優先して実行することで、ロードダンプ電圧のピーク値を抑制することができる。 In the above-described embodiment, the time TA17R (=TA15+TA16) from the time when the control by the first control unit is finished (time t14) to the time when the second element group is actually turned on (time t32) is calculated by the third control unit. It was shorter than the time TA20R (=TA18R+TA19) from the control ending time (time t31) to the time when the fourth element group is actually turned on (time t34). On the other hand, the time TA17R may be longer than the time TA20R. Even in this case, the peak value of the load dump voltage is suppressed by giving priority to the control by the first control unit and the second control unit over the control by the third control unit and the fourth control unit. be able to.
・4相以上の相巻線を有する回転電機21、及びそれに対応した4つ以上の上下アームを有するブリッジ回路により構成されたインバータ22を採用することもできる。
It is also possible to employ the rotary
16…回転電機ユニット、21…回転電機、22…インバータ、23…界磁回路、24…回転電機ECU、25U…相巻線、25V…相巻線、25W…相巻線、26…界磁巻線、28…ASIC、30…電圧センサ、Sn…下アームスイッチ、Sna…スイッチ、Snb…スイッチ、Sp…上アームスイッチ、Spa…スイッチ、Spb…スイッチ。 16... Rotating electric machine unit, 21... Rotating electric machine, 22... Inverter, 23... Field circuit, 24... Rotating electric machine ECU, 25U... Phase winding, 25V... Phase winding, 25W... Phase winding, 26... Field winding Lines, 28... ASIC, 30... Voltage sensor, Sn... Lower arm switch, Sna... Switch, Snb... Switch, Sp... Upper arm switch, Spa... Switch, Spb... Switch.
Claims (7)
前記界磁極によって発生する磁界により交流電圧を発生する電機子巻線(25U,25V,25W)と、
直列接続された上アームのスイッチング素子(Sp)及び下アームのスイッチング素子(Sn)を含む相を複数備え、前記電機子巻線に発生した交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路(22)と、
2つの上アームのスイッチング素子(Spa,Spb)及び2つの下アームのスイッチング素子(Sna,Snb)を有し、前記界磁巻線に励磁電流を供給するHブリッジ回路(23)と、
前記電力変換回路の出力端子(+B)の電圧を検出する電圧検出部(30)と、
を備える回転電機装置(16)に適用される制御装置(24,28)であって、
前記電圧検出部により検出された電圧が閾値よりも高い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第1素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第1制御部と、
前記第1制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第1素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第1素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第2素子群を実際にオンにする第2制御部と、
前記第2制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、全ての上アームのスイッチング素子又は全ての下アームのスイッチング素子である第3素子群を含むスイッチング素子をオフに制御する第3制御部と、
前記第3制御部による制御の終了後に制御を開始し、前記第3素子群が実際にオフにされて維持される時間が経過した後に、前記Hブリッジ回路の全てのスイッチング素子のうち、前記第3素子群に対応するアームと反対側のアームの全てのスイッチング素子である第4素子群を実際にオンにする第4制御部と、
を備える回転電機装置の制御装置。 A field winding (26) for magnetizing the field pole,
An armature winding (25U, 25V, 25W) that generates an AC voltage by the magnetic field generated by the field pole,
A power conversion circuit (22) that includes a plurality of phases including an upper arm switching element (Sp) and a lower arm switching element (Sn) that are connected in series, and that converts an AC voltage generated in the armature winding into a DC voltage. When,
An H bridge circuit (23) having two upper arm switching elements (Spa, Spb) and two lower arm switching elements (Sna, Snb) and supplying an exciting current to the field winding;
A voltage detection unit (30) for detecting the voltage of the output terminal (+B) of the power conversion circuit,
A control device (24, 28) applied to a rotating electrical machine device (16) comprising:
When the voltage detected by the voltage detection unit is higher than a threshold value, of all switching elements of the power conversion circuit, a first element group that is a switching element of all upper arms or a switching element of all lower arms. A first control unit for controlling a switching element including a switch to off,
Of the switching elements of the power conversion circuit, after the control is started after the control by the first control unit is finished, and the first element group is actually turned off and maintained, A second control unit for actually turning on the second element group, which is all the switching elements of the arm opposite to the arm corresponding to the one element group,
Control is started after the control by the second control unit is completed, and includes a third element group which is a switching element of all upper arms or a switching element of all lower arms among all the switching elements of the H bridge circuit. A third control unit for controlling the switching element to be off,
Of the switching elements of the H-bridge circuit, after the control is started after the control by the third control unit is finished and the time when the third element group is actually turned off and maintained has passed, A fourth controller for actually turning on the fourth element group, which is all the switching elements of the arm opposite to the arm corresponding to the three element groups,
A control device for a rotating electrical machine device, comprising:
前記電圧検出部により検出された電圧が、前記第1閾値よりも低く設定された第2閾値よりも高く且つ前記第1閾値よりも低い場合に、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する第5制御部を備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の回転電機装置の制御装置。 The threshold is a first threshold,
When the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the second threshold value set lower than the first threshold value and lower than the first threshold value, all the switching elements of the power conversion circuit are turned off. The control device for a rotating electrical machine device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a fifth control unit for controlling.
前記第5制御部は、前記電圧検出部により検出された電圧が前記第1時間よりも長く設定された第2時間を超えて前記第2閾値よりも高くなったことを条件として、前記電力変換回路の全てのスイッチング素子をオフに制御する請求項5に記載の回転電機装置の制御装置。 The first control unit controls the switching elements including the first element group to be turned off on condition that the voltage detected by the voltage detection unit exceeds a first threshold value for a first time period or longer. Then
The fifth control unit is configured to perform the power conversion on the condition that the voltage detected by the voltage detection unit is higher than the second threshold value over a second time period that is set longer than the first time period. The control device for the rotating electrical machine device according to claim 5, wherein all the switching elements of the circuit are controlled to be turned off.
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