JPH06245322A - ハイブリッドカーの発電制御装置 - Google Patents
ハイブリッドカーの発電制御装置Info
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Abstract
を整流器3により直流に変換し、この直流側にバッテリ
4を接続してなる電源で電動機7を駆動するハイブリッ
ドカーにおいて、発電機を小形、軽量化し高効率するこ
と及び安定した制御を行なうこと。 【構成】 前記整流器の出力側に昇圧チョッパ回路(1
6,17,18)を設けて、前記発電機出力電流または直流
側電圧を制御する。
Description
り、バッテリを充電しながら、このバッテリで電動機を
駆動して走るハイブリッドカーの発電制御装置に関す
る。
ので従来技術は明確ではないが、図5に同期発電機を使
用した方式の一案を示す。
出力を整流器3で直流に変換し、バッテリ4を充電す
る。バッテリ4と並列にコンデンサ5を接続し、インバ
ータ6により別の交流に変換して電動機7を駆動する。
電流検出器8は整流器3の出力電流を検出する。
電圧検出器10で検出して比較し増幅器11で増幅して発電
機の直流側電流基準とし、電流検出器8の出力と比較し
増幅器12で増幅してPWM回路13によりIGBT14をP
WM制御して界磁巻線2aに界磁電流ifを流す。ダイ
オード15は、フリーホイーリング用である。このように
構成した回路では同期発電機の出力電流を制限しながら
バッテリ電圧が一定になるよう充電制御することができ
る。
ステムで問題点が2つある。
テリ電圧は約40%変化する。さらに、エンジン回転数も
約40%変化するので、発電機2の端子電圧は2倍以上変
化させないと満足な充電ができない。このため見かけ上
の発電機容量が約2倍となり重量が重くなり、ハイブリ
ッドカーの燃費を悪くする結果となる。
た場合、図6に示すように界磁電流の制御が不安定にな
ることである。すなわち、時刻T1 で界磁電圧Vf を印
加すると界磁のインダクタンス分により界磁電流ifは
直線状に上昇し、発電機電圧も、ほぼ直線的に上昇す
る。そして、時刻T2 でバッテリ電圧を越えると直流電
流idが増加する。すると発電機巻線と界磁巻線の結合
作用により、界磁電流ifも増加し、この作用が正帰還
作用となってidが急速に増加する。図6に示すように
時刻T2 以後は界磁電圧は印加されていないことから
も、このことは明らかである。ある点を過ぎると鉄心が
飽和し、正帰還作用を減衰し、時刻T3 においてidは
ゼロとなる。
デンサの時に、発電機電圧から発電機電流までのゲイン
が大きくなり発生するが、一般のL−R負荷では、この
現象は表面化しない。本発明の目的は発電機をできるだ
け小形、軽量化して高効率化することと、先に述べたよ
うな正帰還作用による不安定な状態を無くすることにあ
る。
に、本発明は、エンジンにより駆動される発電機出力を
整流器により直流に変換し、この直流側にバッテリを接
続して成る電源で電動機を駆動するハイブリッドカーに
おいて、前記整流器の出力側に昇圧チョッパ回路を設
け、前記発電機出力電流または直流側電圧を制御する。
また、前記発電機の界磁を制御することにより発電機の
出力電圧を整流した電圧が、前記直流側電圧よりも、同
等又は少し低くなるように制御する。また、前記発電機
を永久磁石式同期発電機とする。
電機電圧の自由度を大きくすることができ小形化するこ
とができる。また、発電機電圧をバッテリより低く制御
するため発電機電流により正帰還作用が発生してもバッ
テリ電圧を越えることなく昇圧チョッパにて電流制御が
可能となる。昇圧チョッパは高速制御が可能で1ms程度
の応答が可能なため安定な電流制御が行われる。
部分には同一番号を付し説明は省略する。
とダイオード18を介して、コンデンサ5の正側に接続
し、リアクトル16とダイオード18の接続点と、コンデン
サ5の負側との間にチョッパ用IGBT17を接続して昇
圧チョッパ回路を構成する。電圧基準9は関数発生器19
を介して、電圧基準9より低い、発電機基準電圧V19を
増幅器20へ入力する。
出し、発電機基準電圧と比較し増幅器20で増幅しPWM
回路22によりIGBT14をPWM制御して界磁電流を調
整することにより発電機電圧を制御する。
リ電圧を比較して増幅器11により増幅して発電機出力電
流基準とし、発電機電流と比較し増幅器12で増幅してP
WM回路13を介してIGBT17を駆動する。
バッテリ電圧を電圧検出器10で検出した値が一致するよ
う増幅器11により誤差を増幅し電流基準V11とし、電流
検出器8で検出した値と一致するよう増幅器12で増幅
し、PWM回路13により、IGBT17をPWM制御す
る。これにより整流器3の出力電流を制御する昇圧チョ
ッパによりバッテリ4を充電する。
て、バッテリ電圧基準より常に低い電圧基準V19を出力
し、整流器3の直流電圧を電圧検出器21で検出して、比
較し増幅器20で増幅しIGBT14をPWM制御する。こ
れにより発電機2の整流電圧をバッテリ電圧より、やや
低く制御する。
ッテリ電圧VDCを図2(a)のように変化させる場合、
発電機交流出力電圧をVACとすると、整流出力電圧は1.
35VACとなる。この整流電圧をVDCより、やや低くなる
よう常に発電機の界磁で制御し、昇圧チョッパにより
(VDC−1.35VAC)分を昇圧する。この昇圧電圧が低い
ほど高効率で高電力を発電機から取ることができる。
最大出力電圧1.35VACを図2(a)のN1 ,N2 のよう
に制限する制御を追加することにより発電機の鉄心の磁
束密度を高くして使用できるので発電機が小形、軽量化
することができる。このような電圧リミット制御を行な
う方法の1つとして、発電機の界磁電流を制限すること
により発電機最大電圧が回転数に比例することになる。
他の方法はエンジン1の回転数を検出し、関数発生器19
の出力を変える方法がある。
小形軽量化することができること、発電機出力電流を昇
圧チョッパで高速に制御するため従来方法の正帰還に併
う不安定現象はなくなる。
うこと、発電機電圧はバッテリ電圧より低く制御するこ
と、エンジン回転数により発電機電圧の最大値を制限す
るような制御を行なうことにより、第1に電流の正帰還
による不安定現象がなくなり安定な制御となる。第2に
バッテリ電圧より、発電整流電圧をやや低く制御するこ
とにより昇圧チョッパ部を常に高効率に運転できる。第
3として発電機電圧の最大値をエンジン回転数で制限
し、昇圧チョッパ部で昇圧充電することにより発電機が
著しく小形となる。この比率はバッテリ電圧VDCの変化
幅とエンジン回転数変動幅の和であり、一般的に従来方
法の1/2以下の小形な発電機となる。このため軽量に
なること、風損の減少により発電機が高効率となること
の利点がある。
=K(一定値)になるような制御で説明したがVDC/1.
35VAC=Kのような一定比率の制御や、VDCが最低値で
はVDC<1.35VACになる部分が存在するような制御など
種々の組合せが考えられる。(VDCが低い場合はバッテ
リが過放電となっているので発電機からの電流を増加さ
せて、運転することも考えられる)また、発電機として
永久磁石発電機を使用した例を図3に示す。
クトル16は図3では省略し、巻線2bのリーケージイン
ダクタンス分を利用している。さらに発電機電圧を検出
しないで、昇圧チョッパのオン・オフ信号からデュティ
検出器30により昇圧チョッパのオン・オフ比率V30を検
出し、デューティ設定値31の電圧eとV30を比較し増幅
器32で増幅し、エンジンのガソリン噴射量を制御するエ
ンジン回転数制御回路によりエンジン回転数を制御す
る。この様子を図2(b)(c)に示す。
電機の出力整流値は図2(b)に示すように、エンジン
回転数N1 ,N2 ,N3 に比例する。エンジン回転数が
一定の場合はN3 になるよう発電機電圧を選ぶと昇圧チ
ョッパを含めた効率が最高となる。
2(c)のように1.35VACをf(N)、即ちNを可変し
てVDCに比例するように制御する。図3においてPWM
のデューティ比を一定に制御するよう回転数Nを制御す
ればこの制御となる。なお図1に示したように直接1.35
VACを制御しても同様に作用する。また、N4 ,N5な
どで示すように段階的に回転数を制御することも考えら
れる。なお、図1でも図3のデューティ比制御を利用で
きることは説明するまでもない。また、昇圧チョッパ回
路は図4(a)に示す高速ダイオード3aを使った方式
にすればダイオード通過個数が1ケ減少しその分だけ高
効率となる。
ケのIGBT(17a,17b,17c)を使えば更にダイオ
ード通過個数が減少し高効率化することができる。勿論
6ケのIGBTを使うことができるのは説明するまでも
ない。なお電流検出は変流器40,41と整流器42、抵抗43
により検出してもよい。チョッパ用素子はIGBTで説
明したが他の素子でも作用は全く同じである。
ッテリの電圧制御は昇圧チョッパにより行なうので発電
機電圧の設定に自由度が増す。界磁巻線付の発電機では
不安定現象がなくなり、発電機電圧の最大値を回転数に
比例させることが可能となり発電機の小形化と軽量化が
達せられる。永久磁石発電機では発電電圧を最適に選ん
だりエンジン回転数を制御すれば更に小形、軽量化、高
効率化したハイブリッドカーの発電制御装置を提供する
ことができる。
図1、(b)(c)は図3の実施例に対する特性図。
4…バッテリ、5…コンデンサ、 6…インバー
タ、 7…電動機、 8…電流検出器、9…電圧基
準、 10…電圧検出器、11,12…増幅器、 13…P
WM回路、14…PWM回路、 14…IGBT、 15
…ダイオード、16…リアクトル、17…IGBT、 18
…ダイオード、 19…関数発生器、20…増幅器、21…
電圧検出器、 22…PWM回路、 2A…永久磁石発電
機、30デューティ検出器、 31…デューティ設定値、
32…増幅器、33…エンジン回転数制御回路、3
a…高速ダイオード、40,41…変流器、42…整流器、
43…抵抗。
Claims (3)
- 【請求項1】 エンジンにより駆動される発電機出力を
整流器により直流に変換し、この直流側にバッテリーを
接続して成る電源で電動機を駆動するハイブリドカーに
おいて、 前記整流器の出力側に昇圧チョッパ回路を設け、 前記発電機出力電流または直流側電圧を制御することを
特徴とするハイブリッドカーの発電制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の装置において、前記発電
機の界磁を制御することにより発電機の出力電圧を整流
した電圧が、前記直流側電圧よりも、同等又は少し低く
なるように制御することを特徴とするハイブリッドカー
の発電制御装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の装置において、前記発電
機を永久磁石式同期発電機としたことを特徴とするハイ
ブリッドカーの発電制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05023895A JP3123686B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | ハイブリッドカーの発電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05023895A JP3123686B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | ハイブリッドカーの発電制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06245322A true JPH06245322A (ja) | 1994-09-02 |
JP3123686B2 JP3123686B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=12123196
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05023895A Expired - Fee Related JP3123686B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | ハイブリッドカーの発電制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3123686B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6938713B1 (en) | 1999-09-20 | 2005-09-06 | Hitachi, Ltd. | Dynamotor of hybrid vehicle, and method of control thereof |
US7395888B2 (en) | 2004-02-27 | 2008-07-08 | Hitachi, Ltd. | Vehicle drive device |
WO2010046962A1 (ja) * | 2008-10-20 | 2010-04-29 | 株式会社MERSTech | 原動機システム |
JP2010206971A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyota Central R&D Labs Inc | 動力伝達装置及び電力変換装置 |
JP2010252607A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-11-04 | Toyota Motor Corp | 電力制御装置および車両駆動システム |
-
1993
- 1993-02-12 JP JP05023895A patent/JP3123686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6938713B1 (en) | 1999-09-20 | 2005-09-06 | Hitachi, Ltd. | Dynamotor of hybrid vehicle, and method of control thereof |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3123686B2 (ja) | 2001-01-15 |
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