JP4240852B2

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Publication number: JP4240852B2
Application number: JP2001199918A
Authority: JP
Inventors: 雅美石川; 勉谷本
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003018704A

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機械駆動制御装置、電動機械駆動制御方法及びそのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクの一部を電動機械としての発電機（発電機モータ）に、残りを駆動輪に伝達するようにしたハイブリッド型車両においては、サンギヤ、リングギヤ及びキャリヤを備えたプラネタリギヤユニットを有し、前記キャリヤとエンジンとを連結し、リングギヤと駆動輪とを連結し、サンギヤと発電機とを連結し、前記リングギヤ及び駆動モータから出力された回転を駆動輪に伝達して駆動力を発生させるようにしている。
【０００３】
この種のハイブリッド型車両においては、回転速度が低い領域において、エンジンの効率が極めて低く、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクがエンジントルクより大きいので、発進時には、駆動モータだけが駆動され、エンジンの駆動が停止させられ、ハイブリッド型車両はモータ駆動モードで走行させられる。このとき、エンジンには摺（しゅう）動抵抗があり、しかも、発電機と比べてイナーシャが大きいので、エンジンは回転することなく、発電機は振り回される。そして、発進後、車速がエンジンを始動するのに適したエンジン始動車速に到達すると、発電機を駆動することによって、エンジンの回転速度、すなわち、エンジン回転速度を点火に適した回転速度まで高くしてエンジンを始動し、その後、駆動モータ及びエンジンが駆動されて、ハイブリッド型車両はモータ・エンジン駆動モードで走行させられる。その後、発電機のトルク、すなわち、発電機トルクが制御され、エンジントルクを支えるのに必要な反力が発生させられる。
【０００４】
ところで、前記発電機は、回転自在に配設され、Ｎ極及びＳ極の磁極対を備えたロータ、及び該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータを備え、電動機械制御装置としての発電機制御装置によってＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記ステータコイルに供給し、かつ、所定の電圧を印加することにより、前記発電機を駆動し、発電機トルクを発生させるようになっている。
【０００５】
そして、前記発電機制御装置において、前記ステータコイルに供給される電流を電流センサによって検出電流として検出するとともに、前記ロータの磁極の位置、すなわち、磁極位置をレゾルバによって検出磁極位置として検出し、検出電流及び検出磁極位置を発電機制御部に送るようになっている。そして、該発電機制御部は前記検出電流、検出磁極位置、及び車両制御回路から送られた発電機トルクの目標値を表す発電機目標トルク（トルク指令値）に基づいてインバータを駆動する。
【０００６】
そのために、前記発電機制御部においては、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われ、前記発電機目標トルクに基づいてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値が発生させられ、該ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいて、ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値が発生させられる。
【０００７】
ところが、前記レゾルバを使用すると、磁極位置の検出精度、及び発電機の制御性を向上させることはできるが、発電機制御装置のコストが高くなってしまう。そこで、前記レゾルバ等のセンサを使用することなく、磁極位置を算出するようにした磁極位置算出方法が提供されている。
【０００８】
該磁極位置算出方法においては、まず、所定の磁極位置を初期値として推定し、推定された磁極位置に基づいて推定ｄ−ｑ座標を想定し、該推定ｄ−ｑ座標においてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を発生させる。続いて、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のうちの少なくとも一方に高周波電流を注入することによって、前記ｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値に高周波電圧を発生させる。この場合、該高周波電圧が発生させられたｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値には、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差による推定された磁極位置と実際の磁極位置との誤差情報が含まれる。該誤差情報を小さくするように制御を行うと、推定された磁極位置と実際の磁極位置との差がなくなり、磁極位置が電気角で算出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の発電機制御装置においては、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値のうちの少なくとも一方に、常時、高周波電流が注入されるので、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値が零（０）の場合、すなわち、発電機の制御が必要ない場合でも、本来ならば不必要である磁極位置を算出するために高周波電流が注入されることになり、限られた容量のバッテリの消費電力が大きくなり、ハイブリッド型車両の燃費が悪くなってしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の発電機制御装置の問題点を解決して、バッテリの消費電力を小さくすることができ、ハイブリッド型車両の燃費を良くすることができる電動機械駆動制御装置、電動機械駆動制御方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動機械駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械の回転を機械的に停止させる電動機械ブレーキと、電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させる電流指令値発生処理手段と、高周波電流を発生させる高周波電流発生処理手段と、前記電流指令値に高周波電流を注入する高周波電流注入処理手段と、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させる電圧指令値発生処理手段と、該電圧指令値発生処理手段によって発生させられた電圧指令値に基づいて前記電動機械を駆動する電動機械駆動処理手段と、前記電圧指令値発生処理手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段と、前記電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させる電動機械ブレーキ制御処理手段と、前記電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる高周波電流注入停止処理手段とを有する。
【００１２】
本発明の他の電動機械駆動制御装置においては、さらに、前記電圧変量は前記電圧指令値である。
【００１３】
本発明の更に他の電動機械駆動制御装置においては、さらに、前記電動機械ブレーキ制御処理手段は、電動機械ブレーキ係合要求が解除された場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入が開始された後、一定時間が経過したときに電動機械ブレーキを解放する。
【００１４】
本発明の更に他の電動機械駆動制御装置においては、さらに、前記電動機械は、エンジンと差動回転自在に、かつ、機械的に連結される。
【００１５】
本発明の更に他の電動機械駆動制御装置においては、さらに、前記電動機械、エンジン、及び他の電動機械がプラネタリギヤユニットを介して連結される。
【００１６】
本発明の電動機械駆動制御方法においては、電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させ、高周波電流を発生させ、前記電流指令値に高周波電流を注入し、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させ、該電圧指令値に基づいて電動機械を駆動し、電圧指令値発生手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出し、電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させ、該電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる。
【００１７】
本発明の電動機械駆動制御方法のプログラムにおいては、コンピュータを、電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させる電流指令値発生処理手段、高周波電流を発生させる高周波電流発生処理手段、前記電流指令値に高周波電流を注入する高周波電流注入処理手段、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させる電圧指令値発生処理手段、該電圧指令値発生処理手段によって発生させられた電圧指令値に基づいて前記電動機械を駆動する電動機械駆動処理手段、前記電圧指令値発生手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段、電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させる電動機械ブレーキ制御処理手段、並びに前記電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる高周波電流注入停止処理手段として機能させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、電動機械駆動制御装置としての発電機駆動制御装置について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態における発電機駆動制御装置の機能ブロック図である。
【００２０】
図において、１６は第１の電動機械としての発電機、Ｂは該発電機１６の回転を機械的に停止させる電動機械ブレーキとしての発電機ブレーキ、１０１は電動機械トルクとしての発電機トルクの目標値を表す電動機械目標トルクとしての発電機目標トルクに基づいて電流指令値を発生させる電流指令値発生処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部、１０４は高周波電流を発生させる高周波電流発生処理手段としての高周波電流発生部、９１は前記電流指令値に高周波電流を注入する高周波電流注入処理手段としての高周波電流注入部、９２は高周波電流が注入された電流指令値、及び発電機１６の図示されないコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させる電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部、９３は該電圧指令値発生部９２によって発生させられた電圧指令値に基づいて前記発電機１６を駆動する電動機械駆動処理手段、８２は前記電圧指令値発生部９２と発電機１６との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段としての磁極位置算出部、９４は前記発電機ブレーキＢを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求としての発電機ブレーキ係合要求を発生させる電動機械ブレーキ制御処理手段、８６は前記発電機ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる高周波電流注入停止処理手段としての高周波電流制御部である。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
【００２２】
図において、１１は第１の軸線上に配設されたエンジン（Ｅ／Ｇ）、１２は前記第１の軸線上に配設され、前記エンジン１１を駆動することによって発生させられた回転を出力する出力軸、１３は前記第１の軸線上に配設され、前記出力軸１２を介して入力された回転に対して変速を行う差動歯車装置としてのプラネタリギヤユニット、１４は前記第１の軸線上に配設され、前記プラネタリギヤユニット１３における変速後の回転が出力される出力軸、１５は該出力軸１４に固定された出力ギヤとしての第１のカウンタドライブギヤ、１６は前記第１の軸線上に配設され、伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結され、更にエンジン１１と差動回転自在に、かつ、機械的に連結された第１の電動機械としての発電機（Ｇ）である。
【００２３】
前記出力軸１４はスリーブ形状を有し、前記出力軸１２を包囲して配設される。また、前記第１のカウンタドライブギヤ１５はプラネタリギヤユニット１３よりエンジン１１側に配設される。
【００２４】
そして、前記プラネタリギヤユニット１３は、少なくとも、第１の歯車要素としてのサンギヤＳ、該サンギヤＳと噛（し）合するピニオンＰ、該ピニオンＰと噛合する第２の歯車要素としてのリングギヤＲ、及び前記ピニオンＰを回転自在に支持する第３の歯車要素としてのキャリヤＣＲを備え、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機１６と、リングギヤＲは、出力軸１４及び所定のギヤ列を介して、前記第１の軸線と平行な第２の軸線上に配設され、前記エンジン１１及び発電機１６と差動回転自在に、かつ、機械的に連結された他の電動機械及び第２の電動機械としての駆動モータ（Ｍ）２５及び駆動輪３７と、キャリヤＣＲは出力軸１２を介してエンジン１１と連結される。また、前記キャリヤＣＲとハイブリッド型車両駆動装置のケース１０との間にワンウェイクラッチＦが配設され、該ワンウェイクラッチＦは、エンジン１１から正方向の回転がキャリヤＣＲに伝達されたときにフリーになり、発電機１６又は駆動モータ２５から逆方向の回転がキャリヤＣＲに伝達されたときにロックされ、逆方向の回転がエンジン１１に伝達されないようにする。
【００２５】
さらに、前記発電機１６は、前記伝達軸１７に固定され、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機１６は、伝達軸１７を介して伝達される回転によって電力を発生させる。前記コイル２３は、図示されないバッテリに接続され、該バッテリに直流の電流を供給する。前記ロータ２１と前記ケース１０との間に電動機械ブレーキとしての発電機ブレーキＢが配設され、該発電機ブレーキＢを係合させることによってロータ２１を選択的に固定し、発電機１６の回転を機械的に停止させることができる。
【００２６】
また、２６は前記第２の軸線上に配設され、前記駆動モータ２５の回転が出力される出力軸、２７は該出力軸２６に固定された出力ギヤとしての第２のカウンタドライブギヤである。前記駆動モータ２５は、前記出力軸２６に固定され、回転自在に配設されたロータ４０、該ロータ４０の周囲に配設されたステータ４１、及び該ステータ４１に巻装されたコイル４２から成る。
【００２７】
前記駆動モータ２５は、コイル４２に供給される電流によって駆動モータトルクを発生させる。そのために、前記コイル４２は前記バッテリに接続され、該バッテリからの直流の電流が交流の電流に変換されて供給されるようになっている。
【００２８】
そして、該駆動輪３７をエンジン１１の回転と同じ方向に回転させるために、前記第１、第２の軸線と平行な第３の軸線上にカウンタシャフト３０が配設され、該カウンタシャフト３０に、第１のカウンタドリブンギヤ３１、及び該第１のカウンタドリブンギヤ３１より歯数が多い第２のカウンタドリブンギヤ３２が固定される。前記第１のカウンタドリブンギヤ３１と前記第１のカウンタドライブギヤ１５とが、また、前記第２のカウンタドリブンギヤ３２と前記第２のカウンタドライブギヤ２７とが噛合させられ、前記第１のカウンタドライブギヤ１５の回転が反転されて第１のカウンタドリブンギヤ３１に、前記第２のカウンタドライブギヤ２７の回転が反転されて第２のカウンタドリブンギヤ３２に伝達されるようになっている。さらに、前記カウンタシャフト３０には前記第１のカウンタドリブンギヤ３１より歯数が少ないデフピニオンギヤ３３が固定される。
【００２９】
そして、前記第１〜第３の軸線と平行な第４の軸線上にディファレンシャル装置３６が配設され、該ディファレンシャル装置３６のデフリングギヤ３５と前記デフピニオンギヤ３３とが噛合させられる。したがって、デフリングギヤ３５に伝達された回転が前記ディファレンシャル装置３６によって分配され、駆動輪３７に伝達される。このように、エンジン１１によって発生させられた回転を第１のカウンタドリブンギヤ３１に伝達することができるだけでなく、駆動モータ２５によって発生させられた回転を第２のカウンタドリブンギヤ３２に伝達することができるので、エンジン１１及び駆動モータ２５を駆動することによってハイブリッド型車両を走行させることができる。
【００３０】
次に、前記プラネタリギヤユニット１３の動作について説明する。
【００３１】
図３は本発明の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの動作説明図、図４は本発明の実施の形態における通常走行時の車速線図、図５は本発明の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。
【００３２】
プラネタリギヤユニット１３（図２）においては、キャリヤＣＲがエンジン１１と、サンギヤＳが発電機１６と、リングギヤＲが出力軸１４を介して前記駆動モータ２５及び駆動輪３７とそれぞれ連結されるので、図３に示されるように、リングギヤＲの回転速度、すなわち、リングギヤ回転速度ＮＲと、出力軸１４に出力される回転速度、すなわち、出力軸回転速度とが等しく、キャリヤＣＲの回転速度とエンジン回転速度ＮＥとが等しく、サンギヤＳの回転速度と発電機１６の回転速度、すなわち、電動機械回転速度としての発電機回転速度ＮＧとが等しくなる。そして、リングギヤＲの歯数がサンギヤＳの歯数のρ倍（本実施の形態においては２倍）にされると、
（ρ＋１）・ＮＥ＝１・ＮＧ＋ρ・ＮＲ
の関係が成立する。したがって、リングギヤ回転速度ＮＲ及び発電機回転速度ＮＧに基づいてエンジン回転速度ＮＥ
ＮＥ＝（１・ＮＧ＋ρ・ＮＲ）／（ρ＋１） ……（１）
を算出することができる。なお、前記式（１）によって、プラネタリギヤユニット１３の回転速度関係式が構成される。
【００３３】
また、エンジントルクＴＥ、リングギヤＲに発生させられるトルク、すなわち、リングギヤトルクＴＲ、及び電動機械トルクとしての発電機トルクＴＧは、
ＴＥ：ＴＲ：ＴＧ＝（ρ＋１）：ρ：１ ……（２）
の関係になり、互いに反力を受け合う。なお、前記式（２）によって、プラネタリギヤユニット１３のトルク関係式が構成される。
【００３４】
そして、ハイブリッド型車両の通常走行時において、リングギヤＲ、キャリヤＣＲ及びサンギヤＳはいずれも正方向に回転させられ、図４に示されるように、リングギヤ回転速度ＮＲ、エンジン回転速度ＮＥ及び発電機回転速度ＮＧは、いずれも正の値を採る。また、前記リングギヤトルクＴＲ及び発電機トルクＴＧは、プラネタリギヤユニット１３の歯数によって決定されるトルク比でエンジントルクＴＥを按（あん）分することによって得られるので、図５に示されるトルク線図上において、リングギヤトルクＴＲと発電機トルクＴＧとを加えたものがエンジントルクＴＥになる。
【００３５】
次に、前記構成のハイブリッド型車両を駆動するためのハイブリッド型車両駆動装置、及び該ハイブリッド型車両駆動装置を制御するためのハイブリッド型車両駆動制御装置について説明する。
【００３６】
図６は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置を示す概念図である。
【００３７】
図において、１０はケース、１１はエンジン、１３はプラネタリギヤユニット、１６は発電機、Ｂは該発電機１６のロータ２１を固定するための発電機ブレーキ、２５は駆動モータ、２８は発電機１６を駆動するためのインバータ、２９は駆動モータ２５を駆動するためのインバータ、３７は駆動輪、４３はバッテリである。前記インバータ２８、２９は電源スイッチＳＷを介してバッテリ４３に接続され、該バッテリ４３は前記電源スイッチＳＷがオンのときに直流の電流を前記インバータ２８、２９に送る。なお、前記バッテリ４３の正の極性の端子と負の極性の端子との間に平滑用のコンデンサＣが接続される。
【００３８】
また、５１は図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、コンピュータとして機能し、ハイブリッド型車両の全体の制御を行う車両制御装置であり、該車両制御装置５１は、エンジン制御装置４６、電動機械制御装置としての発電機制御装置４７、及び駆動モータ制御装置４９を備える。そして、前記エンジン制御装置４６は、図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、エンジン１１の制御を行うために、スロットル開度θ、バルブタイミング等の指示信号をエンジン１１に送る。また、前記発電機制御装置４７は、図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、前記発電機１６の制御を行うために、インバータ２８に駆動信号ＳＧ１を送る。そして、駆動モータ制御装置４９は、図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、前記駆動モータ２５の制御を行うために、インバータ２９に駆動信号ＳＧ２を送る。
【００３９】
前記インバータ２８は、駆動信号ＳＧ１に基づいて駆動され、力行（駆動）時にバッテリ４３から直流の電流を受けて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを発生させ、各電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを発電機１６に送り、回生（発電）時に発電機１６からＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ４３に送る。
【００４０】
また、前記インバータ２９は、駆動信号ＳＧ２に基づいて駆動され、力行時にバッテリ４３から直流の電流を受けて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＭＵ、ＩＭＶ、ＩＭＷを発生させ、各電流ＩＭＵ、ＩＭＶ、ＩＭＷを駆動モータ２５に送り、回生時に駆動モータ２５からＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流ＩＭＵ、ＩＭＶ、ＩＭＷを受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ４３に送る。
【００４１】
４４は前記バッテリ４３の状態、すなわち、バッテリ状態としてのバッテリ残量ＳＯＣを検出するバッテリ残量検出装置、５２はエンジン回転速度ＮＥを検出するエンジン回転速度センサ、５３は図示されない選速操作手段としてのシフトレバーの位置、すなわち、シフトポジションＳＰを検出するシフトポジションセンサ、５４はアクセルペダル、５５は該アクセルペダル５４の位置（踏込量）、すなわち、アクセルペダル位置ＡＰ（アクセル開度）を検出するアクセル操作検出手段としてのアクセルスイッチ、６１はブレーキペダル、６２は該ブレーキペダル６１の位置（踏込量）、すなわち、ブレーキペダル位置ＢＰを検出するブレーキ操作検出手段としてのブレーキスイッチ、６３はエンジン１１の温度ｔｍを検出するエンジン温度センサ、６４は発電機１６の温度、例えば、コイル２３の温度を検出する発電機温度センサ、６５は駆動モータ２５の温度、例えば、コイル４２の温度を検出する駆動モータ温度センサである。
【００４２】
そして、６６〜６９はそれぞれ電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＭＵ、ＩＭＶを検出する電流検出手段としての電流センサ、７２は前記バッテリ状態としてのバッテリ電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧センサである。また、バッテリ状態として、バッテリ電流、バッテリ温度等を検出することもできる。なお、バッテリ残量検出装置４４、バッテリ電圧センサ７２、図示されないバッテリ電流センサ、図示されないバッテリ温度センサ等によってバッテリ状態検出手段が構成される。
【００４３】
前記車両制御装置５１は、前記エンジン制御装置４６にエンジン制御信号を送ってエンジン１１の駆動・停止を設定する。また、前記車両制御装置５１の電動機械回転速度算出処理手段としての図示されない発電機回転速度算出処理手段は、発電機回転速度算出処理を行い、発電機制御装置４７において推定され、算出された磁極位置及び電動機械ロータ位置としての発電機ロータ位置θＧを読み込み、該発電機ロータ位置θＧの変化率ΔθＧを算出することによって発電機回転速度ＮＧを算出する。そして、前記車両制御装置５１の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、駆動モータ制御装置４９において推定され、算出された磁極位置としての駆動モータロータ位置θＭを読み込み、該駆動モータロータ位置θＭの変化率ΔθＭを算出することによって駆動モータ２５の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度ＮＭを算出し、前記車両制御装置５１の図示されない車速算出処理手段は、車速算出処理を行い、前記駆動モータロータ位置θＭを読み込んで車速Ｖを算出する。
【００４４】
さらに、車両制御装置５１は、前記回転速度関係式によってエンジン回転速度ＮＥを算出したり、エンジン制御装置４６にエンジン回転速度ＮＥの目標値を表すエンジン目標回転速度ＮＥ^*を設定したり、前記発電機制御装置４７に発電機回転速度ＮＧの目標値、すなわち、電動機械目標回転速度としての発電機目標回転速度ＮＧ^*、及び発電機トルクＴＧの目標値、すなわち、電動機械目標トルクとしての発電機目標トルクＴＧ^*を設定したり、前記駆動モータ制御装置４９に駆動モータトルクＴＭの目標値、すなわち、駆動モータ目標トルクＴＭ^*及び駆動モータトルク補正値δＴＭを設定したりする。
【００４５】
本実施の形態においては、前記車両制御装置５１によってエンジン回転速度ＮＥが算出されるようになっているが、エンジン回転速度センサ５２からエンジン回転速度ＮＥを読み込むこともできる。また、本実施の形態において、車速Ｖは、駆動モータロータ位置θＭに基づいて算出されるようになっているが、リングギヤ回転速度ＮＲを検出し、該リングギヤ回転速度ＮＲに基づいて車速Ｖを算出したり、駆動輪３７の回転速度、すなわち、駆動輪回転速度に基づいて車速Ｖを算出したりすることもできる。その場合、車速検出手段として、リングギヤ回転速度センサ、駆動輪回転速度センサ等が配設される。また、前記変化率ΔθＭ、及び前記出力軸２６から駆動輪３７までのトルク伝達系におけるギヤ比γＶに基づいて車速Ｖを算出することができる。
【００４６】
ところで、ハイブリッド型車両を発進させた後、車速がエンジン１１を始動するのに適したエンジン始動車速に到達し、エンジン１１が駆動領域に入ると、前述されたように発電機１６が駆動され、エンジン１１が始動され、その後、発電機トルクＴＧが制御され、エンジントルクＴＥを支えるのに必要な反力が発生させられる。すなわち、エンジン１１がエンジン目標運転状態に基づいて設定されたエンジン目標回転速度ＮＥ^*で駆動されるのに伴って、車速Ｖを用いた前記回転速度関係式によって発電機目標回転速度ＮＧ^*が算出され、該発電機目標回転速度ＮＧ^*に基づいて発電機１６が駆動される。この場合、発電機目標回転速度ＮＧ^*が低いと、発電機１６の運転効率が低くなってしまうので、発電機目標回転速度ＮＧ^*が所定の閾（しきい）値より低い場合に、車両制御装置５１の電動機械ブレーキ制御処理手段９４（図１）は、電動機械ブレーキ係合要求としての発電機ブレーキ係合要求を発生させ、発電機ブレーキＢを係合させるようにしている。
【００４７】
また、発電機ブレーキＢを係合させてハイブリッド型車両を走行させているときに、エンジン１１が前記駆動領域から外れると、発電機ブレーキＢが解放される。この場合、まず、エンジントルクＴＥ相当分の発電機トルクＴＧが発電機目標トルクＴＧ^*として設定され、発電機目標トルクＴＧ^*が達成されると、エンジン１１が停止させられ、前記電動機械ブレーキ制御処理手段９４は、発電機ブレーキ係合要求を解除し、発電機ブレーキＢを解放する。
【００４８】
ところで、前記構成のハイブリッド型車両駆動制御装置においては、レゾルバ等のセンサを使用することなく発電機ロータ位置θＧ及び駆動モータロータ位置θＭを算出するようにしている。次に、発電機ロータ位置θＧを算出し、該発電機ロータ位置θＧに基づいて発電機１６の制御を行うようにした発電機制御装置４７の動作について説明する。
【００４９】
図７は本発明の実施の形態における発電機制御装置の動作を説明する図、図８は本発明の実施の形態における発電機制御部のブロック図、図９は本発明の実施の形態における発電機制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
図において、４７は発電機制御装置、１６は発電機であり、該発電機１６としてＤＣブラシレス発電機が使用される。前記発電機１６は、回転自在に配設されたロータ２１（図２）、及び該ロータ２１より径方向外方に配設されたステータ２２を備える。前記ロータ２１は、図示されないシャフトに図示されないハブを介して取り付けられた図示されないロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された図示されない永久磁石を備える。また、前記ステータ２２は、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてステータポールが形成された図示されないステータコア、並びに前記ステータポールに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイル７５〜７７を備える。
【００５１】
そして、前記発電機１６を駆動してハイブリッド型車両を走行させるために、バッテリ４３からの直流の電流がインバータ２８によって各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷに変換され、各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷはそれぞれ各ステータコイル７５〜７７に供給される。
【００５２】
そのために、前記インバータ２８は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを発生させることができるようになっている。
【００５３】
ところで、前記ステータコイル７５〜７７はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを制御するために、例えば、ステータコイル７５、７６のリード線にＵ相及びＶ相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶを検出する電流センサ６６、６７が配設され、該電流センサ６６、６７は、検出された電流ＩＧＵ、ＩＧＶを電動機械制御部としての発電機制御部８１に送る。
【００５４】
該発電機制御部８１には、図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするための記録媒体としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等の図示されない記録装置が配設される。そして、前記ＲＡＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等を同じ外部の記録媒体に記録することもできる。この場合、例えば、前記発電機制御部８１にフラッシュメモリを配設し、前記外部の記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録することもできる。したがって、外部の記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することもできる。
【００５５】
そして、車両制御装置５１（図６）の前記発電機回転速度算出処理手段は、発電機制御部８１の磁極位置算出処理手段としての磁極位置算出部８２（図１）によって算出された発電機ロータ位置θＧを読み込み、該発電機ロータ位置θＧに基づいて発電機回転速度ＮＧを算出する。また、車両制御装置５１の図示されない指令値発生処理手段としての指令値発生部は、前記車速Ｖ、及びアクセルスイッチ５５によって検出されたアクセルペダル位置ＡＰに基づいて車両要求トルクＴＯ^*を算出し、該車両要求トルクＴＯ^*に対応させて、発電機目標トルクＴＧ^*を発生させ、該発電機目標トルクＴＧ^*を前記発電機制御部８１に送る。
【００５６】
該発電機制御部８１は図示されないメモリを備え、該メモリはｄ軸用及びｑ軸用の電流指令値マップを備える。そして、前記発電機制御部８１の電流指令値発生処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部１０１は、トルク指令・電流指令変換処理を行い、バッテリ電圧センサ７２によって検出されたバッテリ電圧ＶＢ及び発電機回転速度ＮＧを読み込み、前記各電流指令値マップを参照して、前記発電機目標トルクＴＧ^*に基づいてｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を電流指令値として算出し、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を加算器１０２、１０３に送る。
【００５７】
続いて、該ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に、前記磁極位置θを算出するために、高周波電流Ｉｈ^*が注入される。そのために、発電機制御部８１に高周波電流発生処理手段としての高周波電流発生部１０４が配設され、該高周波電流発生部１０４に高周波電流制御信号ＳＧ３が送られる。該高周波電流制御信号ＳＧ３は、発電機制御部８１の高周波電流注入停止処理手段としての高周波電流制御部８６によって発生させられ、電動機械ブレーキ制御処理手段９４によって発生させられた発電機ブレーキ係合要求に基づいて発電機１６の高周波電流制御を開始する際にオンにされ、高周波電流制御を終了する際にオフにされる。
【００５８】
そして、前記高周波電流制御信号ＳＧ３がオンになると、高周波電流発生部１０４は高周波電流Ｉｈ^*を発生させ、加算器１０２、１０３に送り、該加算器１０２、１０３において、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に高周波電流Ｉｈ^*が注入される。その結果、ｄ軸電流指令値ｉｄｈ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑｈ^*が発生させられる。なお、前記加算器１０２、１０３によって高周波電流注入処理手段としての高周波電流注入部９１が構成される。
【００５９】
ところで、前記発電機制御部８１においては、発電機１６のロータ２１の磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００６０】
そのために、前記発電機制御部８１は、電流センサ６６、６７から電流ＩＧＵ、ＩＧＶを読み込む。そして、発電機制御部８１内の電流変換処理手段としてのＵＶ−ｄｑ変換器１０５は、前記電流ＩＧＵ、ＩＧＶ及び前記発電機ロータ位置θＧに基づいて三相／二相変換を行い、電流ＩＧＵ、ＩＧＶをそれぞれｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００６１】
そして、ｄ軸電流ｉｄは減算器１０７に送られ、該減算器１０７においてｄ軸電流ｉｄと前記ｄ軸電流指令値ｉｄｈ^*とのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄが第１の電圧指令値発生処理手段としてのｄ軸電圧指令値発生部１１１に送られる。一方、ｑ軸電流ｉｑは減算器１０８に送られ、該減算器１０８においてｑ軸電流ｉｑと前記ｑ軸電流指令値ｉｑｈ^*とのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑが第２の電圧指令値発生処理手段としてのｑ軸電圧指令値発生部１１２に送られる。
【００６２】
そして、前記ｄ軸電圧指令値発生部１１１及びｑ軸電圧指令値発生部１１２は、前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をそれぞれ発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をそれぞれ電圧変換処理手段としてのｄｑ−ＵＶ変換器１１３に送る。なお、前記ｄ軸電圧指令値発生部１１１及びｑ軸電圧指令値発生部１１２によって電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部９２が構成され、該電圧指令値発生部９２は、前記ｄ軸電流指令値ｉｄｈ^*、ｑ軸電流指令値ｉｑｈ^*及び電流ＩＧＵ、ＩＧＶに基づいて、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を電圧指令値として発生させる。
【００６３】
続いて、前記ｄｑ−ＵＶ変換器１１３は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*及び発電機ロータ位置θＧに基づいて二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に変換し、該電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*をＰＷＭ発生処理手段としてのＰＷＭ発生器１１４に送る。該ＰＷＭ発生器１１４は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*及び前記バッテリ電圧ＶＢに基づいて、前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、発電機制御装置４７のインバータ駆動処理手段としてのドライブ回路８５に送る。
【００６４】
該ドライブ回路８５は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個の駆動信号ＳＧ１をそれぞれ発生させ、該駆動信号をインバータ２８に送る。該インバータ２８は、前記駆動信号ＳＧ１がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオンにして電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを発生させ、該電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを前記各ステータコイル７５〜７７に供給する。なお、Ｃは平滑用のコンデンサである。また、前記ＰＷＭ発生器１１４、ドライブ回路８５、インバータ２８等によって、発電機１６を駆動する電動機械駆動処理手段９３が構成される。
【００６５】
ところで、本実施の形態においては、レゾルバ等のセンサを使用することなく、発電機ロータ位置θＧを算出するようになっている。そのために、前記ｄ軸電圧指令値発生部１１１によって発生させられたｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*、及びｑ軸電圧指令値発生部１１２によって発生させられたｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*が電圧変量として磁極位置算出部８２に送られるようになっている。
【００６６】
そして、前記トルク指令・電流指令変換部１０１は、まず、所定の発電機ロータ位置θｓを初期値として推定し、推定された発電機ロータ位置θｓに基づいて推定ｄ−ｑ座標を想定し、該推定ｄ−ｑ座標において前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*を発生させ、加算器１０２、１０３に送る。続いて、加算器１０２、１０３において前記ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に高周波電流Ｉｈ^*が注入されるので、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*に高周波電圧が発生させられる。
【００６７】
該高周波電圧が発生させられたｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*には、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差による推定された磁極位置と実際の磁極位置との誤差情報が含まれるので、前記磁極位置算出部８２は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を読み込み、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ等を通して前記誤差情報を取得し、該誤差情報が小さくなるように制御を行う。その結果、推定された発電機ロータ位置θｓと実際の発電機ロータ位置θＧとの差が小さくなり、収束して発電機ロータ位置θＧが電気角で算出される。
【００６８】
本実施の形態においては、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に高周波電流Ｉｈ^*が注入されるようになっているが、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*のうちのいずれか一方だけに高周波電流を注入し、発電機ロータ位置θＧを算出することもできる。
【００６９】
また、本実施の形態においては、電圧変量としてｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*が使用されるが、電圧変量としては、ｄ軸電圧指令値発生部１１１及びｑ軸電圧指令値発生部１１２と発電機１６との間において発生する電圧に係る変量、例えば、ｄｑ−ＵＶ変換器１１３によって発生させられた各相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を使用したり、インバータ２８を駆動することによってステータコイル７５〜７７に印加される電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ等を使用したりすることができる。
【００７０】
ところで、前述されたように、発電機ロータ位置θＧを算出するために、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*のうちの少なくとも一方に、常時、高周波電流が注入されるので、発電機１６の制御が必要ない場合でも、本来ならば不必要である磁極位置を算出するために高周波電流が注入されることになり、限られた容量のバッテリ４３の消費電力が大きくなり、ハイブリッド型車両の燃費が悪くなってしまう。
【００７１】
そこで、前記高周波電流制御部８６は、前記電動機械ブレーキ制御処理手段９４によって発生させられた発電機ブレーキ係合要求があるかどうかを判断し、発電機ブレーキ係合要求がある場合、ゲート信号ＳＧ４をオフにして、前記ＰＷＭ発生器１１４におけるパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗの発生を停止させるとともに、高周波電流制御信号ＳＧ３をオフにして、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*への高周波電流Ｉｈ^*の注入を停止させる。続いて、前記電動機械ブレーキ制御処理手段９４は、発電機ブレーキＢを係合させる。
【００７２】
また、前記発電機ブレーキ係合要求がない場合、すなわち、解除された場合、前記高周波電流制御部８６は、発電機ブレーキＢが係合させられているかどうかを判断し、発電機ブレーキＢが係合させられている場合、ゲート信号ＳＧ４をオンにして、前記ＰＷＭ発生器１１４におけるパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させるとともに、高周波電流制御信号ＳＧ３をオンにして、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に高周波電流Ｉｈ^*を注入する。そして、高周波電流Ｉｈ^*の注入が開始された後、一定時間（例えば、５０〔ｍｓ〕）が経過し、推定された発電機ロータ位置θｓと実際の発電機ロータ位置θＧとの差が小さくなり、収束すると、前記電動機械ブレーキ制御処理手段９４は、発電機ブレーキＢを解放する。このように、推定された発電機ロータ位置θｓと実際の発電機ロータ位置θＧとの差が小さくなり、収束したときに、発電機ブレーキＢが解放されるので、発電機ロータ位置θＧの算出精度を高くすることができる。
【００７３】
また、発電機ブレーキＢが係合させられている間、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*への高周波電流Ｉｈ^*の注入が停止させられるので、バッテリ４３の消費電力を小さくすることができ、ハイブリッド型車両の燃費を良くすることができる。
【００７４】
次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１発電機ブレーキ係合要求があるかどうかを判断する。発電機ブレーキ係合要求がある場合はステップＳ２に、ない場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ２ゲート信号ＳＧ４をオフにし、高周波電流制御信号ＳＧ３をオフにする。
ステップＳ３発電機ブレーキＢを係合させ、処理を終了する。
ステップＳ４発電機ブレーキＢが係合させられているかどうかを判断する。発電機ブレーキＢが係合させられている場合はステップＳ５に、係合させられていない場合はステップＳ８に進む。
ステップＳ５ゲート信号ＳＧ４をオフにし、高周波電流制御信号ＳＧ３をオンにする。
ステップＳ６一定時間が経過するのを待機する。
ステップＳ７発電機ブレーキＢを解放し、処理を終了する。
ステップＳ８ゲート信号ＳＧ４をオンにし、高周波電流制御信号ＳＧ３をオンにする。
ステップＳ９発電機ブレーキＢを解放し、処理を終了する。
【００７５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動機械駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械の回転を機械的に停止させる電動機械ブレーキと、電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させる電流指令値発生処理手段と、高周波電流を発生させる高周波電流発生処理手段と、前記電流指令値に高周波電流を注入する高周波電流注入処理手段と、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させる電圧指令値発生処理手段と、該電圧指令値発生処理手段によって発生させられた電圧指令値に基づいて前記電動機械を駆動する電動機械駆動処理手段と、前記電圧指令値発生処理手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段と、前記電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させる電動機械ブレーキ制御処理手段と、前記電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる高周波電流注入停止処理手段とを有する。
【００７７】
この場合、電動機械ブレーキが係合させられている間、電流指令値への高周波電流の注入が停止させられるので、バッテリの消費電力を小さくすることができ、ハイブリッド型車両の燃費を良くすることができる。
【００７８】
本発明の他の電動機械駆動制御装置においては、さらに、前記電動機械ブレーキ制御処理手段は、電動機械ブレーキ係合要求が解除された場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入が開始された後、一定時間が経過したときに電動機械ブレーキを解放する。
【００７９】
この場合、誤差情報が小さくなり、収束したときに、電動機械ブレーキが解放されるので、磁極位置の算出精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における発電機駆動制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の概念図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるプラネタリギヤユニットの動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態における通常走行時の車速線図である。
【図５】本発明の実施の形態における通常走行時のトルク線図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両駆動制御装置を示す概念図である。
【図７】本発明の実施の形態における発電機制御装置の動作を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態における発電機制御部のブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態における発電機制御装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１６発電機
２１ロータ
２３コイル
４７発電機制御装置
４９駆動モータ制御装置
５１車両制御装置
８２磁極位置算出部
８６高周波電流制御部
９１高周波電流注入部
９２電圧指令値発生部
９３電動機械駆動処理手段
９４電動機械ブレーキ制御処理手段
１０１トルク指令・電流指令変換部
１０４高周波電流発生部
Ｂ発電機ブレーキ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric machine drive control device, an electric machine drive control method, and a program thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in a hybrid type vehicle in which a part of engine torque, that is, a part of engine torque is transmitted to a generator (generator motor) as an electric machine and the rest is transmitted to drive wheels, a sun gear, a ring gear and a carrier are used. A planetary gear unit including: the carrier and the engine; the ring gear and the drive wheel; the sun gear and the generator; and the rotation output from the ring gear and the drive motor as the drive wheel. The driving force is generated by transmitting.
[0003]
In this type of hybrid vehicle, the engine efficiency is extremely low in the region where the rotational speed is low, and the torque of the drive motor, that is, the drive motor torque is greater than the engine torque. Therefore, at the start, only the drive motor is driven, The drive of the engine is stopped and the hybrid vehicle is driven in the motor drive mode. At this time, the engine has sliding resistance, and the inertia is larger than that of the generator, so that the generator is swung without rotating the engine. After the start, when the vehicle speed reaches an engine start vehicle speed suitable for starting the engine, the engine speed, that is, the engine speed is increased to a speed suitable for ignition by driving the generator. Then, the engine is started, and then the drive motor and the engine are driven, and the hybrid type vehicle is driven in the motor / engine drive mode. Thereafter, the torque of the generator, that is, the generator torque is controlled, and a reaction force necessary to support the engine torque is generated.
[0004]
By the way, the generator is rotatably arranged, and includes a rotor having an N-pole and S-pole magnetic pole pair, and is arranged radially outward from the rotor, and is a U-phase, V-phase, and W-phase stator. A generator including a stator having a coil, and supplying a U-phase, a V-phase, and a W-phase current to the stator coil by a generator control device as an electric machine control device, and applying a predetermined voltage; The machine is driven and generator torque is generated.
[0005]
In the generator control device, the current supplied to the stator coil is detected as a detected current by a current sensor, and the position of the magnetic pole of the rotor, that is, the position of the magnetic pole is detected as a detected magnetic pole position by a resolver. The current and the detected magnetic pole position are sent to the generator controller. The generator control unit drives the inverter based on the detected current, the detected magnetic pole position, and the generator target torque (torque command value) representing the target value of the generator torque sent from the vehicle control circuit.
[0006]
Therefore, in the generator control unit, feedback control by vector control calculation is performed on a dq axis model in which the d axis is taken in the direction of the magnetic pole pair of the rotor and the q axis is taken in a direction perpendicular to the d axis. A d-axis current command value and a q-axis current command value are generated based on the generator target torque, and a d-axis voltage command value and a q-axis current command value are generated based on the d-axis current command value and the q-axis current command value. A shaft voltage command value is generated.
[0007]
However, if the resolver is used, the detection accuracy of the magnetic pole position and the controllability of the generator can be improved, but the cost of the generator control device is increased. Therefore, a magnetic pole position calculation method is provided in which the magnetic pole position is calculated without using a sensor such as the resolver.
[0008]
In the magnetic pole position calculation method, first, a predetermined magnetic pole position is estimated as an initial value, an estimated dq coordinate is assumed based on the estimated magnetic pole position, and a d-axis current command value is calculated in the estimated dq coordinate. And q-axis current command value is generated. Subsequently, by injecting a high frequency current into at least one of the d axis current command value and the q axis current command value, a high frequency voltage is generated in the d axis voltage command value and the q axis voltage command value. In this case, in the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value in which the high-frequency voltage is generated, error information between the estimated magnetic pole position and the actual magnetic pole position due to the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance is included. Is included. When control is performed to reduce the error information, the difference between the estimated magnetic pole position and the actual magnetic pole position disappears, and the magnetic pole position is calculated as an electrical angle.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional generator control device, since the high-frequency current is always injected into at least one of the d-axis current command value and the q-axis current command value, the d-axis current command value and the q-axis current command When the value is zero (0), that is, even when the generator is not required to be controlled, a high-frequency current is injected in order to calculate a magnetic pole position that is originally unnecessary. The power consumption of the battery is increased, and the fuel efficiency of the hybrid vehicle is deteriorated.
[0010]
The present invention solves the problems of the conventional generator control device, reduces the power consumption of the battery, and improves the fuel efficiency of the hybrid vehicle, and the electric machine drive control device and the electric machine drive It is an object to provide a control method and its program.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the electric machine drive control device of the present invention, the electric machine, the electric machine brake that mechanically stops the rotation of the electric machine, and the electric machine current based on the electric machine target torque that represents the target value of the electric machine torque. Current command value generation processing means for generating a command value, high frequency current generation processing means for generating a high frequency current, high frequency current injection processing means for injecting a high frequency current into the current command value, and a current command in which the high frequency current is injected Voltage command value generation processing means for generating a voltage command value based on the value and current flowing through the coil of the electric machine, and driving the electric machine based on the voltage command value generated by the voltage command value generation processing means Electric machine drive processing means, and a voltage variable generated between the voltage command value generation processing means and the electric machine is read, and the voltage variable There are magnetic pole position calculation processing means for calculating the magnetic pole position, electric machine brake control processing means for generating an electric machine brake engagement request for engaging the electric machine brake, and the electric machine brake engagement request. A high-frequency current injection stop processing means for stopping high-frequency current injection to the current command value.
[0012]
In another electric machine drive control device of the present invention, the voltage variable is the voltage command value.
[0013]
In still another electric machine drive control device of the present invention, the electric machine brake control processing means starts injecting a high-frequency current into the current command value when the electric machine brake engagement request is released. After that, the electric machine brake is released when a certain time has passed.
[0014]
In still another electric machine drive control device of the present invention, the electric machine is mechanically coupled to the engine so as to be differentially rotatable.
[0015]
In still another electric machine drive control device according to the present invention, the electric machine, the engine, and the other electric machine are connected via a planetary gear unit.
[0016]
In the electric machine drive control method of the present invention, a current command value is generated based on the electric machine target torque representing the target value of the electric machine torque, a high frequency current is generated, and the high frequency current is injected into the current command value, A voltage command value is generated based on the current command value into which the high-frequency current is injected and the current flowing through the coil of the electric machine, and the electric machine is driven based on the voltage command value. The voltage variable generated during the period is read, the magnetic pole position is calculated based on the voltage variable, the electric machine brake engagement request for engaging the electric machine brake is generated, and the electric machine brake engagement request When there is, the injection of the high frequency current to the current command value is stopped.
[0017]
In the electric machine drive control method program of the present invention, the computer causes the current command value generation processing means for generating the current command value based on the electric machine target torque representing the target value of the electric machine torque, and the high frequency for generating the high frequency current. Current generation processing means, high-frequency current injection processing means for injecting a high-frequency current into the current command value, a current command value into which the high-frequency current has been injected, and a voltage command for generating a voltage command value based on the current flowing through the coil of the electric machine Value generation processing means, electric machine drive processing means for driving the electric machine based on the voltage command value generated by the voltage command value generation processing means, and generated between the voltage command value generation means and the electric machine. A magnetic pole position calculation processing means for reading the received voltage variable and calculating a magnetic pole position based on the voltage variable; An electromechanical brake control processing means for generating an electromechanical brake engagement request for matching, and a high frequency current injection stop for stopping injection of a high frequency current to the current command value when there is an electromechanical brake engagement request It functions as a processing means.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the generator drive control apparatus as an electric machine drive control apparatus is demonstrated.
[0019]
FIG. 1 is a functional block diagram of a generator drive control device according to an embodiment of the present invention.
[0020]
In the figure, 16 is a generator as a first electric machine, B is a generator brake as an electric machine brake that mechanically stops the rotation of thegenerator 16, and 101 is a generator torque target as an electric machine torque. Torque command / current command converter as current command value generation processing means for generating a current command value based on the generator target torque as the electric machine target torque representing the value, 104 is a high frequency current generation processing means for generating a high frequency current A high-frequency current generator 91, a high-frequency current injection unit 91 as a high-frequency current injection processing means for injecting a high-frequency current into the current command value, 92, a current command value into which the high-frequency current is injected, and the generator 16 are not shown A voltage command value generation unit 93 serving as voltage command value generation processing means for generating a voltage command value based on the current flowing through the coil; An electric machine drive processing means for driving the generator 16 based on the voltage command value generated by the value generator 92, and a voltage generated between the voltage command value generator 92 and the generator 16 A magnetic pole position calculation unit serving as a magnetic pole position calculation processing means for reading a variable and calculating a magnetic pole position based on the voltage variable, 94 is a generator as an electric machine brake engagement request for engaging the generator brake B An electromechanical brake control processing means for generating a brake engagement request, 86 is a high frequency current injection stop processing means for stopping the injection of a high frequency current to the current command value when the generator brake engagement request is made. It is a current control unit.
[0021]
FIG. 2 is a conceptual diagram of a hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention.
[0022]
In the figure, 11 is an engine (E / G) disposed on the first axis, 12 is disposed on the first axis, and outputs the rotation generated by driving theengine 11. Anoutput shaft 13 is disposed on the first axis, and a planetary gear unit as a differential gear device that performs a shift with respect to rotation input via theoutput shaft 12, and 14 is the first shaft. An output shaft arranged on a line and for outputting rotation after shifting in theplanetary gear unit 13, 15 is a first counter drive gear as an output gear fixed to theoutput shaft 14, and 16 is the first shaft. A generator (G) as a first electric machine which is arranged on a line, is connected to theplanetary gear unit 13 via thetransmission shaft 17 and is further differentially rotatable and mechanically connected to theengine 11. A.
[0023]
The output shaft 14 has a sleeve shape and is disposed so as to surround theoutput shaft 12. The first counter drive gear 15 is disposed closer to theengine 11 than theplanetary gear unit 13.
[0024]
Theplanetary gear unit 13 includes at least a sun gear S as a first gear element, a pinion P that meshes with the sun gear S, a ring gear R as a second gear element that meshes with the pinion P, and A carrier CR as a third gear element that rotatably supports the pinion P is provided, the sun gear S is connected to thegenerator 16 via thetransmission shaft 17, and the ring gear R is connected to the output shaft 14 and a predetermined gear train. And another electric machine disposed on a second axis parallel to the first axis and mechanically connected to theengine 11 and thegenerator 16 so as to be differentially rotatable and second. The drive motor (M) 25 and thedrive wheels 37 as the electric machine and the carrier CR are connected to theengine 11 via theoutput shaft 12. A one-way clutch F is disposed between the carrier CR and thecase 10 of the hybrid type vehicle drive device, and the one-way clutch F is free when the forward rotation from theengine 11 is transmitted to the carrier CR. Thus, when the reverse rotation is transmitted from thegenerator 16 or thedrive motor 25 to the carrier CR, thegenerator 16 or thedrive motor 25 is locked, and the reverse rotation is not transmitted to theengine 11.
[0025]
Further, thegenerator 16 is fixed to thetransmission shaft 17, and is rotatably provided with arotor 21, a stator 22 provided around therotor 21, and acoil 23 wound around the stator 22. Consists of. Thegenerator 16 generates electric power by the rotation transmitted through thetransmission shaft 17. Thecoil 23 is connected to a battery (not shown) and supplies a direct current to the battery. A generator brake B as an electromechanical brake is disposed between therotor 21 and thecase 10, and therotor 21 is selectively fixed by engaging the generator brake B to rotate thegenerator 16. Can be mechanically stopped.
[0026]
Reference numeral 26 denotes an output shaft that is disposed on the second axis and outputs the rotation of thedrive motor 25.Reference numeral 27 denotes a second counter drive gear as an output gear fixed to theoutput shaft 26. . Thedrive motor 25 includes arotor 40 fixed to theoutput shaft 26 and rotatably arranged, astator 41 disposed around therotor 40, and acoil 42 wound around thestator 41. .
[0027]
Thedrive motor 25 generates a drive motor torque by a current supplied to thecoil 42. For this purpose, thecoil 42 is connected to the battery, and a direct current from the battery is converted into an alternating current and supplied.
[0028]
In order to rotate thedrive wheel 37 in the same direction as the rotation of theengine 11, a counter shaft 30 is disposed on a third axis parallel to the first and second axes, and the counter shaft 30 The first counter driven gear 31 and the second counter drivengear 32 having more teeth than the first counter driven gear 31 are fixed. The first counter driven gear 31 and the first counter drive gear 15 are engaged with each other, and the second counter drivengear 32 and the secondcounter drive gear 27 are engaged with each other. The rotation of 15 is reversed and the rotation of the secondcounter drive gear 27 is reversed and transmitted to the second counter drivengear 32 to the first counter driven gear 31. Further, a differential pinion gear 33 having a smaller number of teeth than the first counter driven gear 31 is fixed to the counter shaft 30.
[0029]
A differential device 36 is disposed on a fourth axis parallel to the first to third axes, and thedifferential ring gear 35 of the differential device 36 and the differential pinion gear 33 are engaged with each other. Therefore, the rotation transmitted to thedifferential ring gear 35 is distributed by the differential device 36 and transmitted to thedrive wheels 37. Thus, not only can the rotation generated by theengine 11 be transmitted to the first counter driven gear 31, but also the rotation generated by thedrive motor 25 can be transmitted to the second counter drivengear 32. Therefore, the hybrid vehicle can be driven by driving theengine 11 and thedrive motor 25.
[0030]
Next, the operation of theplanetary gear unit 13 will be described.
[0031]
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the planetary gear unit according to the embodiment of the present invention, FIG. 4 is a vehicle speed diagram during normal traveling according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a torque during normal traveling according to the embodiment of the present invention. FIG.
[0032]
In the planetary gear unit 13 (FIG. 2), the carrier CR is connected to theengine 11, the sun gear S is connected to thegenerator 16, and the ring gear R is connected to thedrive motor 25 and thedrive wheels 37 via the output shaft 14, respectively. 3, the rotational speed of the ring gear R, that is, the ring gear rotational speed NR, and the rotational speed output to the output shaft 14, that is, the output shaft rotational speed are equal, and the rotational speed of the carrier CR and the engine rotational speed are equal. NE is equal, and the rotational speed of the sun gear S is equal to the rotational speed of thegenerator 16, that is, the generator rotational speed NG as the electric machine rotational speed. When the number of teeth of the ring gear R is ρ times (twice in the present embodiment) the number of teeth of the sun gear S,
(Ρ + 1) ・ NE = 1 ・ NG + ρ ・ NR
The relationship is established. Therefore, the engine rotational speed NE is based on the ring gear rotational speed NR and the generator rotational speed NG.
NE = (1 · NG + ρ · NR) / (ρ + 1) (1)
Can be calculated. In addition, the rotational speed relational expression of theplanetary gear unit 13 is comprised by the said Formula (1).
[0033]
Further, the engine torque TE, the torque generated in the ring gear R, that is, the ring gear torque TR, and the generator torque TG as the electric machine torque are:
TE: TR: TG = (ρ + 1): ρ: 1 (2)
And receive reaction forces from each other. In addition, the torque relational expression of theplanetary gear unit 13 is constituted by the expression (2).
[0034]
During normal driving of the hybrid type vehicle, the ring gear R, the carrier CR, and the sun gear S are all rotated in the forward direction, and as shown in FIG. 4, the ring gear rotation speed NR, the engine rotation speed NE, and the generator rotation. The speed NG is a positive value. Further, the ring gear torque TR and the generator torque TG are obtained by dividing the engine torque TE by a torque ratio determined by the number of teeth of theplanetary gear unit 13, so that the torque diagram shown in FIG. In the above, the engine torque TE is obtained by adding the ring gear torque TR and the generator torque TG.
[0035]
Next, a hybrid type vehicle drive apparatus for driving the hybrid type vehicle having the above configuration and a hybrid type vehicle drive control apparatus for controlling the hybrid type vehicle drive apparatus will be described.
[0036]
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a hybrid type vehicle drive control device according to the embodiment of the present invention.
[0037]
In the figure, 10 is a case, 11 is an engine, 13 is a planetary gear unit, 16 is a generator, B is a generator brake for fixing therotor 21 of thegenerator 16, 25 is a drive motor, and 28 is agenerator 16. An inverter for driving, 29 is an inverter for driving thedrive motor 25, 37 is a drive wheel, and 43 is a battery. Theinverters 28 and 29 are connected to abattery 43 via a power switch SW, and thebattery 43 sends a direct current to theinverters 28 and 29 when the power switch SW is on. A smoothing capacitor C is connected between the positive polarity terminal and the negative polarity terminal of thebattery 43.
[0038]
Reference numeral 51 denotes a vehicle control device that includes a CPU, a recording device, and the like (not shown), functions as a computer, and controls the entire hybrid vehicle. The vehicle control device 51 includes anengine control device 46, an electric machine control device. As agenerator control device 47 and a drivemotor control device 49. Theengine control device 46 includes a CPU, a recording device, and the like (not shown), and sends an instruction signal such as a throttle opening θ and a valve timing to theengine 11 in order to control theengine 11. Thegenerator control device 47 includes a CPU, a recording device, and the like (not shown), and sends a drive signal SG1 to theinverter 28 in order to control thegenerator 16. The drivemotor control device 49 includes a CPU, a recording device, and the like (not shown), and sends a drive signal SG2 to the inverter 29 in order to control thedrive motor 25.
[0039]
Theinverter 28 is driven based on the drive signal SG1, receives a direct current from thebattery 43 during powering (driving), generates U-phase, V-phase, and W-phase currents IGU, IGV, IGW, and IGU, IGV, and IGW are sent to thegenerator 16, and during regeneration (power generation), U-phase, V-phase, and W-phase currents IGU, IGV, and IGW are received from thegenerator 16 to generate a DC current. send.
[0040]
The inverter 29 is driven based on the drive signal SG2, receives a direct current from thebattery 43 during power running, and generates U-phase, V-phase and W-phase currents IMU, IMV, IMW, and each current IMU. , IMV, IMW are sent to thedrive motor 25, and U-phase, V-phase, and W-phase currents IMU, IMV, IMW are received from thedrive motor 25 during regeneration to generate DC current and send it to thebattery 43.
[0041]
44 is a battery remaining amount detection device that detects the state of thebattery 43, that is, the remaining battery level SOC as a battery state, 52 is an engine rotation speed sensor that detects the engine rotation speed NE, and 53 is a speed selection operation means (not shown). A shift position sensor for detecting the shift lever position, that is, a shift position SP, 54 is an accelerator pedal, 55 is a position (depression amount) of the accelerator pedal 54, that is, an accelerator pedal position AP (accelerator opening). An accelerator switch as an accelerator operation detecting means, 61 is a brake pedal, 62 is a brake switch as a brake operation detecting means for detecting a position (depression amount) of thebrake pedal 61, that is, a brake pedal position BP, and 63 is anengine 11 Engine temperature to detect temperature tm Capacitors, 64 the temperature of thegenerator 16, for example, a generator temperature sensor for detecting the temperature of thecoil 23, 65 is the temperature of thedrive motor 25, for example, a drive motor temperature sensor for detecting the temperature of thecoil 42.
[0042]
Reference numerals 66 to 69 denote current sensors as current detection means for detecting currents IGU, IGV, IMU, and IMV, respectively, and 72 denotes a battery voltage sensor for detecting the battery voltage VB as the battery state. Moreover, a battery current, a battery temperature, etc. can also be detected as a battery state. The battery remainingamount detection device 44, thebattery voltage sensor 72, a battery current sensor (not shown), a battery temperature sensor (not shown), and the like constitute a battery state detection unit.
[0043]
The vehicle control device 51 sends an engine control signal to theengine control device 46 to set driving / stopping of theengine 11. The generator rotation speed calculation processing means (not shown) as the electric machine rotation speed calculation processing means of the vehicle control device 51 performs the generator rotation speed calculation processing, and is estimated and calculated by thegenerator control device 47. The generator rotational speed NG is calculated by reading the generator rotor position θG as the position and the electric machine rotor position and calculating the change rate ΔθG of the generator rotor position θG. Then, a drive motor rotational speed calculation processing means (not shown) of the vehicle control device 51 performs a drive motor rotational speed calculation process, and reads the drive motor rotor position θM as a magnetic pole position estimated and calculated by the drivemotor control device 49. The rotation speed of thedrive motor 25, that is, the drive motor rotation speed NM is calculated by calculating the rate of change ΔθM of the drive motor rotor position θM. The vehicle speed calculation processing means (not shown) of the vehicle control device 51 is a vehicle speed calculation process. The vehicle speed V is calculated by reading the drive motor rotor position θM.
[0044]
Further, the vehicle control device 51 calculates the engine rotational speed NE by the rotational speed relational expression, and the engine control rotational speed NE that represents the target value of the engine rotational speed NE to theengine control device 46.^* Or a target value of the generator rotational speed NG, that is, the generator target rotational speed NG as the electric machine target rotational speed.^* , And the target value of the generator torque TG, that is, the generator target torque TG as the electric machine target torque^* Or a target value of the drive motor torque TM, that is, the drive motor target torque TM^* And a drive motor torque correction value δTM is set.
[0045]
In the present embodiment, the engine speed NE is calculated by the vehicle control device 51. However, the engine speed NE can also be read from theengine speed sensor 52. In the present embodiment, the vehicle speed V is calculated based on the drive motor rotor position θM, but the ring gear rotation speed NR is detected, and the vehicle speed V is calculated based on the ring gear rotation speed NR. Alternatively, the vehicle speed V can be calculated based on the rotation speed of thedrive wheel 37, that is, the drive wheel rotation speed. In this case, a ring gear rotation speed sensor, a drive wheel rotation speed sensor, and the like are disposed as vehicle speed detection means. Further, the vehicle speed V can be calculated based on the change rate ΔθM and the gear ratio γV in the torque transmission system from theoutput shaft 26 to thedrive wheels 37.
[0046]
By the way, after starting the hybrid vehicle, when the vehicle speed reaches an engine start vehicle speed suitable for starting theengine 11, and theengine 11 enters the drive region, thegenerator 16 is driven as described above, Theengine 11 is started, and then the generator torque TG is controlled, and a reaction force necessary to support the engine torque TE is generated. That is, the engine target rotational speed NE set based on the engine target operating state of theengine 11 is set.^* , The generator target rotational speed NG according to the rotational speed relational expression using the vehicle speed V.^* Is calculated, and the generator target rotational speed NG^* Based on the above, thegenerator 16 is driven. In this case, the generator target rotational speed NG^* Is low, the operating efficiency of thegenerator 16 will be low, so the generator target rotational speed NG^* Is lower than a predetermined threshold (threshold) value, the electric machine brake control processing means 94 (FIG. 1) of the vehicle control device 51 generates a generator brake engagement request as an electric machine brake engagement request, The generator brake B is engaged.
[0047]
Further, when the hybrid vehicle is running with the generator brake B engaged, the generator brake B is released if theengine 11 is out of the drive region. In this case, first, the generator torque TG corresponding to the engine torque TE is set to the generator target torque TG.^* Is set as the generator target torque TG^* Is achieved, theengine 11 is stopped, and the electric machine brake control processing means 94 releases the generator brake engagement request and releases the generator brake B.
[0048]
By the way, in the hybrid vehicle drive control device having the above-described configuration, the generator rotor position θG and the drive motor rotor position θM are calculated without using a sensor such as a resolver. Next, the operation of thegenerator control device 47 that calculates the generator rotor position θG and controls thegenerator 16 based on the generator rotor position θG will be described.
[0049]
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the generator control device according to the embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram of a generator control unit according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a power generation according to the embodiment of the present invention. It is a flowchart which shows operation | movement of a machine control apparatus.
[0050]
In the figure, 47 is a generator control device and 16 is a generator, and a DC brushless generator is used as thegenerator 16. Thegenerator 16 includes a rotor 21 (FIG. 2) that is rotatably disposed and a stator 22 that is disposed radially outward from therotor 21. Therotor 21 includes a rotor core (not shown) attached to a shaft (not shown) via a hub (not shown), and permanent magnets (not shown) disposed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core. Further, the stator 22 includes a stator core (not shown) in which a stator pole is formed by projecting radially inward at a plurality of locations in the circumferential direction, and a U-phase, a V-phase wound around the stator pole, and Stator coils 75 to 77 are provided as W-phase coils.
[0051]
And in order to drive the saidgenerator 16 and drive a hybrid type vehicle, the direct current from thebattery 43 is converted into each phase current IGU, IGV, and IGW by theinverter 28, and each phase current IGU, IGV , IGW is supplied to the stator coils 75-77, respectively.
[0052]
Therefore, theinverter 28 includes transistors Tr1 to Tr6 as six switching elements, and generates currents IGU, IGV, and IGW of each phase by selectively turning on and off the transistors Tr1 to Tr6. It can be made to.
[0053]
By the way, since the stator coils 75 to 77 are star-connected, when the current values of two phases of each phase are determined, the current values of the remaining one phase are also determined. Therefore, in order to control the currents IGU, IGV, and IGW of each phase, for example,current sensors 66 and 67 that detect the U-phase and V-phase currents IGU and IGV are arranged on the lead wires of the stator coils 75 and 76. Thecurrent sensors 66 and 67 send the detected currents IGU and IGV to agenerator control unit 81 as an electric machine control unit.
[0054]
In addition to a CPU (not shown), thegenerator control unit 81 is provided with a recording device (not shown) such as a RAM or a ROM as a recording medium for recording data or recording various programs. . Various programs, data, and the like are recorded in the RAM, but the programs, data, and the like can also be recorded on the same external recording medium. In this case, for example, a flash memory may be provided in thegenerator control unit 81, and the program, data, and the like may be read from the external recording medium and recorded in the flash memory. Therefore, the program, data, etc. can be updated by exchanging an external recording medium.
[0055]
The generator rotation speed calculation processing means of the vehicle control device 51 (FIG. 6) is the generator rotor calculated by the magnetic pole position calculation unit 82 (FIG. 1) as the magnetic pole position calculation processing means of thegenerator control unit 81. The position θG is read, and the generator rotational speed NG is calculated based on the generator rotor position θG. A command value generation unit (not shown) as command value generation processing means (not shown) of the vehicle control device 51 is based on the vehicle speed V and the accelerator pedal position AP detected by theaccelerator switch 55.^* And the vehicle required torque TO^* In response to the generator target torque TG^* And the generator target torque TG^* Is sent to thegenerator control unit 81.
[0056]
Thegenerator controller 81 includes a memory (not shown), and the memory includes d-axis and q-axis current command value maps. A torque command / currentcommand conversion unit 101 as a current command value generation processing means of thegenerator control unit 81 performs a torque command / current command conversion process, and detects the battery voltage VB detected by thebattery voltage sensor 72 and the power generation. Machine speed NG is read, and each of the current command value maps is referred to, the generator target torque TG^* D-axis current command value id based on^* And q-axis current command value iq^* As a current command value, and the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* Is sent to theadders 102 and 103.
[0057]
Subsequently, the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* In order to calculate the magnetic pole position θ, the high-frequency current Ih^* Is injected. For this purpose, thegenerator controller 81 is provided with a high-frequencycurrent generator 104 as high-frequency current generation processing means, and a high-frequency current control signal SG3 is sent to the high-frequencycurrent generator 104. The high-frequency current control signal SG3 is generated by the high-frequencycurrent control unit 86 as high-frequency current injection stop processing means of thegenerator control unit 81, and the generator brake engagement request generated by the electric mechanical brake control processing means 94 is generated. Is turned on when high-frequency current control of thegenerator 16 is started, and turned off when high-frequency current control is finished.
[0058]
When the high-frequency current control signal SG3 is turned on, the high-frequencycurrent generator 104 generates a high-frequency current Ih.^* Is sent to theadders 102 and 103, where the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* High frequency current Ih^* Is injected. As a result, the d-axis current command value idh^* And q-axis current command value iqh^* Is generated. Theadders 102 and 103 constitute a high-frequencycurrent injection unit 91 as high-frequency current injection processing means.
[0059]
By the way, thegenerator control unit 81 performs vector control on a dq axis model in which the d axis is taken in the direction of the magnetic pole pair of therotor 21 of thegenerator 16 and the q axis is taken in the direction perpendicular to the d axis. Feedback control by calculation is performed.
[0060]
For this purpose, thegenerator control unit 81 reads the currents IGU and IGV from thecurrent sensors 66 and 67. Then, the UV-dq converter 105 as current conversion processing means in thegenerator control unit 81 performs three-phase / two-phase conversion based on the current IGU, IGV and the generator rotor position θG, and the current IGU, IGV is converted into d-axis current id and q-axis current iq, respectively.
[0061]
The d-axis current id is sent to thesubtractor 107, where the d-axis current id and the d-axis current command value idh are sent.^* The d-axis current deviation Δid is calculated, and the d-axis current deviation Δid is sent to a d-axis voltage commandvalue generation unit 111 as first voltage command value generation processing means. On the other hand, the q-axis current iq is sent to thesubtractor 108, where the q-axis current iq and the q-axis current command value iqh are sent.^* The q-axis current deviation Δiq is calculated, and the q-axis current deviation Δiq is sent to the q-axis voltage commandvalue generation unit 112 as the second voltage command value generation processing means.
[0062]
The d-axis voltage commandvalue generation unit 111 and the q-axis voltage commandvalue generation unit 112 output the inverter output on two axes so that the d-axis current deviation Δid and the q-axis current deviation Δiq become zero (0). D-axis voltage command value Vd as^* And q-axis voltage command value Vq^* Respectively, and the d-axis voltage command value Vd^* And q-axis voltage command value Vq^* Are sent to a dq-UV converter 113 as voltage conversion processing means. The d-axis voltagecommand value generator 111 and the q-axis voltagecommand value generator 112 constitute a voltagecommand value generator 92 as voltage command value generation processing means. Axis current command value idh^* Q-axis current command value iqh^* And the d-axis voltage command value Vd based on the currents IGU and IGV^* And q-axis voltage command value Vq^* Is generated as a voltage command value.
[0063]
Subsequently, the dq-UV converter 113 receives the d-axis voltage command value Vd.^* Q-axis voltage command value Vq^* And two-phase / three-phase conversion based on the generator rotor position θG, and the d-axis voltage command value Vd^* And q-axis voltage command value Vq^* U-phase, V-phase and W-phase voltage command values Vu^* , Vv^* , Vw^* And the voltage command value Vu^* , Vv^* , Vw^* Is sent to aPWM generator 114 as PWM generation processing means. ThePWM generator 114 generates a voltage command value Vu for each phase.^* , Vv^* , Vw^* And the d-axis current command value id based on the battery voltage VB^* And q-axis current command value iq^* The pulse width modulation signals Mu, Mv, and Mw of the respective phases having the pulse widths corresponding to are generated and sent to the drive circuit 85 as the inverter drive processing means of thegenerator controller 47.
[0064]
The drive circuit 85 receives the pulse width modulation signals Mu, Mv, and Mw of the respective phases, generates six drive signals SG1 for driving the transistors Tr1 to Tr6, and supplies the drive signals to theinverter 28. send. Theinverter 28 turns on the transistors Tr1 to Tr6 to generate currents IGU, IGV, and IGW while the drive signal SG1 is on, and supplies the currents IGU, IGV, and IGW to the stator coils 75 to 77. . C is a smoothing capacitor. ThePWM generator 114, the drive circuit 85, theinverter 28, and the like constitute an electric machine drive processing means 93 that drives thegenerator 16.
[0065]
By the way, in the present embodiment, the generator rotor position θG is calculated without using a sensor such as a resolver. For this purpose, the d-axis voltage command value Vd generated by the d-axis voltagecommand value generator 111 is used.^* , And q-axis voltage command value Vq generated by the q-axis voltage commandvalue generation unit 112^* Is sent to the magneticpole position calculator 82 as a voltage variable.
[0066]
The torque command / currentcommand conversion unit 101 first estimates a predetermined generator rotor position θs as an initial value, assumes an estimated dq coordinate based on the estimated generator rotor position θs, and The d-axis current command value id in the estimated dq coordinates^* And q-axis current command value iq^* Is sent to theadders 102 and 103. Subsequently, in theadders 102 and 103, the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* High frequency current Ih^* Is injected, the d-axis voltage command value Vd^* And q-axis voltage command value Vq^* A high frequency voltage is generated.
[0067]
D-axis voltage command value Vd from which the high-frequency voltage is generated^* And q-axis voltage command value Vq^* Includes error information between the magnetic pole position estimated based on the difference between the d-axis inductance and the q-axis inductance and the actual magnetic pole position, the magnetic poleposition calculation unit 82 includes the d-axis voltage command value Vd.^* And q-axis voltage command value Vq^* The error information is acquired through a band pass filter, a low pass filter, etc., and control is performed so that the error information becomes small. As a result, the difference between the estimated generator rotor position θs and the actual generator rotor position θG becomes smaller, converges, and the generator rotor position θG is calculated as an electrical angle.
[0068]
In the present embodiment, the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* High frequency current Ih^* D-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* It is also possible to calculate the generator rotor position θG by injecting a high-frequency current into only one of them.
[0069]
In the present embodiment, the d-axis voltage command value Vd is used as the voltage variable.^* And q-axis voltage command value Vq^* As the voltage variable, a variable relating to a voltage generated between the d-axis voltage commandvalue generation unit 111 and the q-axis voltage commandvalue generation unit 112 and thegenerator 16, for example, a dq-UV converter Voltage command value Vu of each phase generated by 113^* , Vv^* , Vw^* Or voltages Vu, Vv, Vw applied to the stator coils 75 to 77 by driving theinverter 28 can be used.
[0070]
Incidentally, as described above, in order to calculate the generator rotor position θG, the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* Since a high frequency current is always injected into at least one of them, even when the control of thegenerator 16 is not required, a high frequency current is injected to calculate a magnetic pole position that is originally unnecessary. Therefore, the power consumption of thebattery 43 having a limited capacity is increased, and the fuel efficiency of the hybrid vehicle is deteriorated.
[0071]
Therefore, the high-frequencycurrent control unit 86 determines whether or not there is a generator brake engagement request generated by the electric machine brake control processing means 94, and if there is a generator brake engagement request, the gate signal SG4. Is turned off to stop the generation of the pulse width modulation signals Mu, Mv, and Mw in thePWM generator 114, and the high-frequency current control signal SG3 is turned off to turn off the d-axis current command value id.^* And q-axis current command value iq^* High frequency current Ih to^* Stop the injection. Subsequently, the electric machine brake control processing means 94 engages the generator brake B.
[0072]
When the generator brake engagement request is not issued, that is, when the generator brake B is released, the high frequencycurrent control unit 86 determines whether the generator brake B is engaged, and the generator brake B is engaged. If they are combined, the gate signal SG4 is turned on to generate the pulse width modulation signals Mu, Mv, Mw in thePWM generator 114, and the high-frequency current control signal SG3 is turned on to set the d-axis current command value. id^* And q-axis current command value iq^* High frequency current Ih^* Inject. And the high frequency current Ih^* When a certain time (for example, 50 [ms]) elapses after the start of injection, the difference between the estimated generator rotor position θs and the actual generator rotor position θG becomes small and converges. The mechanical brake control processing means 94 releases the generator brake B. Thus, since the difference between the estimated generator rotor position θs and the actual generator rotor position θG becomes smaller and converges, the generator brake B is released, so the calculation accuracy of the generator rotor position θG is calculated. Can be high.
[0073]
While the generator brake B is engaged, the d-axis current command value id^* And q-axis current command value iq^* High frequency current Ih to^* Therefore, the power consumption of thebattery 43 can be reduced, and the fuel efficiency of the hybrid vehicle can be improved.
[0074]
Next, a flowchart will be described.
Step S1: It is determined whether there is a generator brake engagement request. If there is a generator brake engagement request, the process proceeds to step S2, and if not, the process proceeds to step S4.
Step S2: The gate signal SG4 is turned off and the high-frequency current control signal SG3 is turned off.
Step S3: The generator brake B is engaged, and the process is terminated.
Step S4: Determine whether the generator brake B is engaged. When the generator brake B is engaged, the process proceeds to step S5, and when not engaged, the process proceeds to step S8.
Step S5: The gate signal SG4 is turned off and the high-frequency current control signal SG3 is turned on.
Step S6 Wait for a certain time to elapse.
Step S7: The generator brake B is released and the process is terminated.
Step S8: The gate signal SG4 is turned on and the high frequency current control signal SG3 is turned on.
Step S9: The generator brake B is released and the process is terminated.
[0075]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0076]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the electric machine drive control device represents the electric machine, the electric machine brake that mechanically stops the rotation of the electric machine, and the target value of the electric machine torque. Current command value generation processing means for generating a current command value based on the electric machine target torque, high frequency current generation processing means for generating a high frequency current, high frequency current injection processing means for injecting a high frequency current into the current command value, Voltage command value generation processing means for generating a voltage command value based on a current command value injected with a high-frequency current and a current flowing through a coil of an electric machine, and a voltage command value generated by the voltage command value generation processing means An electric machine drive processing means for driving the electric machine based on the voltage, and a voltage variable generated between the voltage command value generation processing means and the electric machine. Magnetic pole position calculation processing means for calculating a magnetic pole position based on the voltage variable, electric machine brake control processing means for generating an electric machine brake engagement request for engaging the electric machine brake, and the electric High frequency current injection stop processing means for stopping high frequency current injection to the current command value when there is a mechanical brake engagement request.
[0077]
In this case, since the injection of the high-frequency current into the current command value is stopped while the electromechanical brake is engaged, the power consumption of the battery can be reduced and the fuel efficiency of the hybrid vehicle can be improved. Can do.
[0078]
In another electric machine drive control device of the present invention, the electric machine brake control processing means starts injection of a high-frequency current into the current command value when the electric machine brake engagement request is released. After a certain period of time, the electromechanical brake is released.
[0079]
In this case, when the error information becomes small and converges, the electric mechanical brake is released, so that the calculation accuracy of the magnetic pole position can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a generator drive control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the planetary gear unit in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a vehicle speed diagram during normal traveling in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a torque diagram during normal running in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a hybrid vehicle drive control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the generator control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of a generator control unit in the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the generator control device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
16 Generator
21 Rotor
23 Coil
47 Generator control device
49 Drive motor controller
51 Vehicle control device
82 Magnetic pole position calculator
86 High-frequency current controller
91 High-frequency current injection part
92 Voltage command value generator
93 Electric machine drive processing means
94 Electric machine brake control processing means
101 Torque command / current command converter
104 High frequency current generator
B Generator brake

Claims

Translated fromJapanese

電動機械と、該電動機械の回転を機械的に停止させる電動機械ブレーキと、電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させる電流指令値発生処理手段と、高周波電流を発生させる高周波電流発生処理手段と、前記電流指令値に高周波電流を注入する高周波電流注入処理手段と、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させる電圧指令値発生処理手段と、該電圧指令値発生処理手段によって発生させられた電圧指令値に基づいて前記電動機械を駆動する電動機械駆動処理手段と、前記電圧指令値発生処理手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段と、前記電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させる電動機械ブレーキ制御処理手段と、前記電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる高周波電流注入停止処理手段とを有することを特徴とする電動機械駆動制御装置。An electric machine, an electric machine brake for mechanically stopping the rotation of the electric machine, a current command value generation processing means for generating a current command value based on an electric machine target torque representing a target value of the electric machine torque, and a high frequency A high-frequency current generation processing means for generating a current, a high-frequency current injection processing means for injecting a high-frequency current into the current command value, a current command value into which the high-frequency current has been injected, and a voltage based on the current flowing through the coil of the electric machine Voltage command value generation processing means for generating a command value, electric machine drive processing means for driving the electric machine based on the voltage command value generated by the voltage command value generation processing means, and the voltage command value generation processing A magnetic pole position calculation processing means for reading a voltage variable generated between the means and the electric machine and calculating a magnetic pole position based on the voltage variable; An electromechanical brake control processing means for generating an electromechanical brake engagement request for engaging the electromechanical brake, and when there is an electromechanical brake engagement request, injection of a high-frequency current into the current command value is stopped. And a high-frequency current injection stop processing means.

前記電圧変量は前記電圧指令値である請求項１に記載の電動機械駆動制御装置。The electric machine drive control device according to claim 1, wherein the voltage variable is the voltage command value.

前記電動機械ブレーキ制御処理手段は、電動機械ブレーキ係合要求が解除された場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入が開始された後、一定時間が経過したときに電動機械ブレーキを解放する請求項１に記載の電動機械駆動制御装置。The electromechanical brake control processing means releases the electromechanical brake when a predetermined time has elapsed after the injection of the high frequency current into the current command value is started when the electromechanical brake engagement request is released. The electric machine drive control device according to claim 1.

前記電動機械は、エンジンと差動回転自在に、かつ、機械的に連結される請求項１に記載の電動機械駆動制御装置。The electric machine drive control device according to claim 1, wherein the electric machine is mechanically coupled to the engine so as to be differentially rotatable.

前記電動機械、エンジン、及び他の電動機械がプラネタリギヤユニットを介して連結される請求項１に記載の電動機械駆動制御装置。The electric machine drive control device according to claim 1, wherein the electric machine, the engine, and another electric machine are connected via a planetary gear unit.

電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させ、高周波電流を発生させ、前記電流指令値に高周波電流を注入し、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させ、該電圧指令値に基づいて電動機械を駆動し、電圧指令値発生手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出し、電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させ、該電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させることを特徴とする電動機械駆動制御方法。Generating a current command value based on an electric machine target torque representing a target value of the electric machine torque, generating a high-frequency current, injecting a high-frequency current into the current command value, and a current command value into which the high-frequency current has been injected, and A voltage command value is generated based on the current flowing through the coil of the electric machine, the electric machine is driven based on the voltage command value, and a voltage variable generated between the voltage command value generating means and the electric machine is read. , The magnetic pole position is calculated based on the voltage variable, and an electric machine brake engagement request for engaging the electric machine brake is generated. An electric machine drive control method characterized by stopping injection of a high-frequency current.

コンピュータを、電動機械トルクの目標値を表す電動機械目標トルクに基づいて電流指令値を発生させる電流指令値発生処理手段、高周波電流を発生させる高周波電流発生処理手段、前記電流指令値に高周波電流を注入する高周波電流注入処理手段、高周波電流が注入された電流指令値、及び電動機械のコイルを流れる電流に基づいて電圧指令値を発生させる電圧指令値発生処理手段、該電圧指令値発生処理手段によって発生させられた電圧指令値に基づいて前記電動機械を駆動する電動機械駆動処理手段、前記電圧指令値発生手段と電動機械との間において発生させられた電圧変量を読み込み、該電圧変量に基づいて磁極位置を算出する磁極位置算出処理手段、電動機械ブレーキを係合させるための電動機械ブレーキ係合要求を発生させる電動機械ブレーキ制御処理手段、並びに前記電動機械ブレーキ係合要求がある場合に、前記電流指令値への高周波電流の注入を停止させる高周波電流注入停止処理手段として機能させることを特徴とする電動機械駆動制御方法のプログラム。A computer, a current command value generation processing means for generating a current command value based on an electric machine target torque representing a target value of the electric machine torque, a high frequency current generation processing means for generating a high frequency current, and a high frequency current for the current command value High frequency current injection processing means for injecting, voltage command value generation processing means for generating a voltage command value based on a current command value injected with a high frequency current, and a current flowing through a coil of an electric machine, and the voltage command value generation processing means Electric machine drive processing means for driving the electric machine based on the generated voltage command value, a voltage variable generated between the voltage command value generation means and the electric machine is read, and based on the voltage variable Magnetic pole position calculation processing means for calculating the magnetic pole position and generating an electric machine brake engagement request for engaging the electric machine brake A motor-driven machine drive functioning as a dynamic machine brake control processing means and a high-frequency current injection stop processing means for stopping injection of a high-frequency current into the current command value when there is a request to engage the electric machine brake. Control method program.