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発明の名称 車両用回転電機の発電制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−6639(P2007−6639A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−184784(P2005−184784)
出願日 平成17年6月24日(2005.6.24)
代理人 【識別番号】100057874
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照
発明者 和田 典之 / 森 真人
要約 課題
発電電圧最終目標値が急変しても複数の発電制御モードにおいて負荷応答制御を実現した車両用回転電機の発電制御装置を得る。

解決手段
回転電機102に接続された電力制御部103および蓄電池104と、回転速度Naを検出する回転速度検出手段105とを備え、電力制御部103は、発電機動作時の回転速度Naが所定値以下の場合には第1モードで発電制御し、回転速度Naが所定値よりも高い場合には第2モードで発電制御する。電力制御部103は、蓄電池104への最終目標値に追随するように、各モードごとの発電電圧指令値Vr1、Vr2を設定する発電電圧指令値演算部111と、回転電機および蓄電池の状態に基づいて発電電圧指令値演算部111に対する更新タイミングtn、発電電圧指令値の増加量dL、減少量dLを指示する発電電圧更新演算指示部110とを含む。
特許請求の範囲
【請求項1】
電機子巻線および界磁巻線を有し、車両用の内燃機関に機械的に結合されて少なくとも発電機として動作する回転電機を制御するために、
前記回転電機に接続された電力制御部と、
前記電力制御部を介して前記回転電機に対して電力の授受を行う蓄電池と、
前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出手段とを備え、
前記電力制御部は、
前記回転電機が前記発電機として動作するときに、
前記回転電機の回転速度が第1の所定回転速度以下の場合には、前記電機子巻線に対する位相制御用の補償電流と前記界磁巻線への通電電流とに基づいて、前記回転電機の発電動作を第1のモードで制御し、
前記回転電機の回転速度が前記第1の所定回転速度よりも高い場合には、前記界磁巻線への通電電流を制御する界磁デューティに基づいて、前記回転電機の発電動作を第2のモードで制御する車両用回転電機の発電制御装置であって、
前記電力制御部は、
前記蓄電池への発電電圧の最終目標値に追随するように、前記第1および第2のモードのそれぞれに対して現在の発電電圧指令値を設定する発電電圧指令値演算部と、
前記回転電機の状態および前記蓄電池の状態に基づいて、前記発電電圧指令値演算部に対して、次回の発電電圧指令更新タイミングと前記発電電圧指令値の増加量および減少量とを指示する発電電圧更新演算指示部と
を含むことを特徴とする車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項2】
前記発電電圧指令値演算部は、
前記発電電圧更新演算指示部からの発電電圧指令更新タイミングごとに、前記発電電圧更新演算指示部からの発電電圧指令値の増加量および減少量を現在の発電電圧指令値に加算し、
前記発電電圧指令更新タイミングごとの前記発電電圧指令値の増加量および減少量の加算結果に対して、前記第1および第2のモードのそれぞれに個別のオフセット電圧を加算し、
前記第1および第2のモードの各発電電圧指令値を演算することを特徴とする請求項1に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項3】
前記発電電圧更新演算指示部は、
少なくとも前記内燃機関の始動直後の発電動作と前記始動直後でない場合の発電動作とにおいて、
前記次回の発電電圧指令更新タイミングと前記発電電圧指令値の増加量および減少量とを個別に設定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項4】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記回転電機が前記電動機として動作したときのトルク指令量が所定トルク以上の場合には、前記内燃機関の始動直後の発電動作であると判定し、
前記回転電機が電動機として動作したときの前記トルク指令量が前記所定トルクよりも小さい場合には、前記始動直後の発電動作ではないと判定することを特徴とする請求項3に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項5】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記回転電機が前記電動機としての動作を終了してから前記発電機としての動作を開始するまでの時間が所定時間以上の場合には、前記始動直後の発電動作であることの判定動作を禁止することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項6】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記内燃機関が前記始動直後であると判定された場合は、
現在の発電電圧指令値が前記蓄電池への発電電圧の最終目標値と等しくなるまでの状態、または、前記現在の発電電圧指令値が前記蓄電池への発電電圧の最終目標値と等しくなる前に前記回転電機が前記発電動作を終了するまでの状態を、
前記始動直後の発電動作であると判定することを特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項7】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記回転電機の回転速度が第2の所定回転速度よりも高い場合には、前記最終目標値への追随動作を実行せずに、現在の発電電圧指令値が前記最終目標値となるような発電電圧指令値の増加量および減少量を設定することを特徴とする請求項3から請求項6までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項8】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記発電電圧指令値が前記回転電機の発電可能な許容量を超えたと判定した場合は、前記発電電圧指令値の増加量をほぼ0に設定することを特徴とする請求項3から請求項7までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項9】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記回転電機の回転速度が第3の所定回転速度以下になった場合には、前記発電電圧指令値の増加量をほぼ0に設定することを特徴とする請求項3から請求項8までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項10】
前記発電電圧更新演算指示部は、
現在の発電電圧指令値と前記蓄電池への発電電圧の最終目標値とが等しいときに、前記蓄電池の電圧が所定電圧以上変動した場合には、現在の発電電圧指令値を前記蓄電池の電圧値に設定することを特徴とする請求項3から請求項9までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項11】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記蓄電池への発電電圧の最終目標値が前記蓄電池の電圧以上で、且つ現在の発電電圧指令値が前記蓄電池の電圧よりも低い場合には、現在の発電電圧指令値を前記蓄電池の電圧値に設定することを特徴とする請求項3から請求項10までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項12】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記蓄電池への発電電圧の最終目標値が前記蓄電池の電圧よりも低く、且つ現在の発電電圧指令値が前記蓄電池の電圧以上の場合には、現在の発電電圧指令値を前記蓄電池の電圧値に設定することを特徴とする請求項3から請求項11までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
【請求項13】
前記発電電圧更新演算指示部は、
前記回転電機が前記発電機として動作していないときには、現在の発電電圧指令値を前記蓄電池の電圧値に設定することを特徴とする請求項3から請求項12までのいずれか1項に記載の車両用回転電機の発電制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、電機子巻線および界磁巻線を有し、車両に搭載された内燃機関に接続されて少なくとも発電機として動作する回転電機の発電制御装置に関し、たとえば内燃機関の始動時には電動機として動作し、内燃機関の始動後には発電機として動作する車両用回転電機の発電制御装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、車両用の内燃機関においては、環境保護や燃費向上を目的として、内燃機関および内燃機関以外の動力源(たとえば、発電電動機など)を備えたハイブリッド車両の開発および実用化が進んでいる。
このようなハイブリッド車両においては、走行状況に応じて内燃機関および内燃機関以外の動力源の使い分けが行われている。
【0003】
たとえば、アイドリング時の不必要な燃料消費を抑制するために、アイドルストップと呼ばれる技術が提案されている。
アイドルストップは、交差点などの信号機により停車した場合に内燃機関を停止させ、その後、運転者による発進の意志(アクセルやブレーキなどの操作)を感知したときに、発電電動機により内燃機関の再始動を行う技術である。
【0004】
この種のハイブリッド車両に搭載される発電電動機としては、一般に3相交流同期発電電動機が使用され、発電電動機を電動機として使用するときには、発電電動機に対し、蓄電池(たとえば、バッテリ)からの直流電力を交流電力に変換する電力変換器を介して電力が供給される。
しかし、発電電動機の電動機動作時に、発電電動機が発生する誘起電圧がバッテリ電圧よりも高くなった場合には、発電電動機に電力を供給することができなくなる。なお、発電電動機からの誘起電圧は、発電電動機の回転速度、ならびに、電機子巻線の巻数および主磁束に比例する。
【0005】
また、このとき、発電電動機は、内燃機関を始動するために、アイドル回転速度の付近まで上昇可能な特性が要求されるので、アイドル回転速度以上の回転速度まで電動機として動作させる必要がある。
したがって、発電電動機の回転速度がアイドル回転速度以上に上昇しても、誘起電圧がバッテリ電圧に達しないような工夫が必要であり、たとえば発電電動機の設計において、電機子巻線の巻数を必要最小限に低減させるなどの手法が採用されている。
【0006】
一方、発電電動機を発電機として使用するときには、車両用発電機と同様に誘起電圧を利用し、界磁巻線への通電電流を調整して、電機子巻線から所望の交流電力を発生させ、この発電電力をダイオードにより整流(直流変換)してバッテリに供給する。
当然ながら、発電電動機は、内燃機関の始動後には、発電機として動作することが要求されるので、アイドル回転速度であっても発電動作を実行できるように設計される必要がある。
【0007】
しかし、前述のように、発電電動機の設計において、誘起電圧の上昇を抑制するために、電機子巻線の巻数を通常の車両用発電機の場合の巻数よりも低減させた場合には、低速回転領域における発電特性を満足させることができない可能性がある。
そこで、低速回転領域においては、電機子巻線に対する位相制御用の補償電流と界磁巻線への通電電流とにより第1のモードで発電動作を行い、その後、回転速度が上昇して誘起電圧が十分に高くなった時点で、界磁巻線への通電電流を制御する界磁デューティにより第2のモードで発電動作を行う技術が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
【0008】
しかしながら、複数の発電動作モードを有する発電電動機における負荷応答制御は、回転速度が低い状態での第1のモードと回転速度が高い状態での第2のモードとの切替時において、継ぎ目無く継承される必要があるが、上記特許文献1においては、この点が考慮されていない。
また、車両の種々の電気負荷条件や内燃機関(エンジン)の回転速度条件を加味して、制御が実行されなくてはならないが、上記特許文献1においては、この点が考慮されていない。
【0009】
【特許文献1】特許第3517405号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従来の車両用回転電機の発電制御装置では、複数の発電動作を有する発電電動機における負荷応答制御を考慮していないので、第1のモードから第2のモードへの切替時に継ぎ目無く継承することができないという課題があった。
また、車両の種々の電気負荷条件やエンジン回転速度条件を加味した制御を実行していないので、信頼性が低下するという課題があった。
さらに、各モードにおける発電電圧のリップル特性も異なるため、各モードによって同じ発電電圧指令の場合でも、各モード間の平均発電電圧が異なるという課題があった。
【0011】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、装置の大型化や信頼性の低下、またはコストアップを招くことなく、特に回転電機の回転速度に応じた複数の発電動作モードを有する回転電機における負荷応答制御を実現した車両用回転電機の発電制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
この発明による車両用回転電機の発電制御装置は、電機子巻線および界磁巻線を有し、車両用の内燃機関に機械的に結合されて少なくとも発電機として動作する回転電機を制御するために、回転電機に接続された電力制御部と、電力制御部を介して回転電機に対して電力の授受を行う蓄電池と、回転電機の回転速度を検出する回転速度検出手段とを備え、電力制御部は、回転電機が発電機として動作するときに、回転電機の回転速度が第1の所定回転速度以下の場合には、電機子巻線に対する位相制御用の補償電流と界磁巻線への通電電流とに基づいて、回転電機の発電動作を第1のモードで制御し、回転電機の回転速度が第1の所定回転速度よりも高い場合には、界磁巻線への通電電流を制御する界磁デューティに基づいて、回転電機の発電動作を第2のモードで制御する車両用回転電機の発電制御装置であって、電力制御部は、蓄電池への発電電圧の最終目標値に追随するように、第1および第2のモードのそれぞれに対して現在の発電電圧指令値を設定する発電電圧指令値演算部と、回転電機の状態および蓄電池の状態に基づいて、発電電圧指令値演算部に対して、次回の発電電圧指令更新タイミングと発電電圧指令値の増加量および減少量とを指示する発電電圧更新演算指示部とを含むものである。
【発明の効果】
【0013】
この発明によれば、定常状態はもとより、発電電圧の最終目標値が急激に変化した場合にも、回転電機(発電電動機)や蓄電池(バッテリ)の状態に応じた複数の発電電圧制御モードにおいて、負荷応答制御を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
実施の形態1.
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係る車両用回転電機の発電制御装置を一部図式的に示すブロック図である。
なお、車両用の回転電機としては、発電機(オルタネータ)を用いることもできるが、ここでは、代表的に、ハイブリッド車両用の発電電動機102を用いた場合を例にとって説明する。
【0015】
図1において、車両(図示せず)に搭載された内燃機関101(たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど)には、結合手段100(ベルトやプーリなど)を介して、または、直接結合により、トルクの授受可能な状態で、発電電動機102が配置されている。
【0016】
内燃機関101に機械的に結合された発電電動機102は、電機子巻線および界磁巻線(後述する)を有する回転電機により構成されており、通常運転中の発電機として動作するとともに、たとえば始動時の電動機(駆動源)としても動作し、内燃機関101の駆動力に対するアシスト機能も有している。
【0017】
発電電動機102には、発電電動機102を制御するための電力制御部103が電気的に接続され、電力制御部103には、車両に搭載されるバッテリ104が接続されている。
バッテリ104は、他の車両用負荷とともに使用される蓄電池であってもよく、発電電動機102に専用の蓄電池であってもよい。
なお、発電電動機102、電力制御部103およびバッテリ104の関係は、発電電動機102が発電機として動作した場合には実線矢印で示すようになり、発電電動機102が電動機として動作した場合には破線矢印で示すようになる。
【0018】
発電電動機102には、発電電動機102の回転速度Naを検出する回転速度検出手段105が設けられ、バッテリ104には、バッテリ電圧VBを検出する電圧検出手段106が設けられている。
発電電動機102の回転速度Na、バッテリ電圧VBは、図示しない他の各種センサ情報とともに電力制御部103に入力される。
【0019】
電力制御部103は、たとえば、車両からの始動要求信号(図示せず)に応答して、内燃機関101の回転方向と同一方向のトルクを発生するような電流を発電電動機102に通電し、発電電動機102を電動機として動作させる。
【0020】
また、電力制御部103は、始動要求信号がオフの状態において、発電電動機102の回転速度Naが基準回転速度(たとえば、1000r/min程度)よりも高ければ、発電電動機102を発電機として動作させる。
さらに、発電電動機102は、発電機として動作するときに、複数の発電動作モードを有しており、発電電動機102の発電動作モードは、電力制御部103を含むマイコン(図示せず)の判定結果に応じて選択的に決定される。
【0021】
すなわち、電力制御部103を含むマイコンは、発電電動機102の回転速度Naが第1の所定回転速度(たとえば、1500r/min)以下の場合には、発電電動機102内の電機子巻線に対して位相制御用の補償電流を供給するとともに、発電電動機102内の界磁巻線に対して通電電流を供給することにより、インバータ発電モード(以下、「第1のモード」と呼ぶ)で発電動作を制御する。
【0022】
また、電力制御部103は、発電電動機102の回転速度Naが第1の所定回転速度よりも高い場合には、従来の車両用発電機のように界磁巻線への通電電流を制御する界磁デューティ制御により、オルタネータ発電モード(以下、「第2のモード」と呼ぶ)で発電動作を制御する。
【0023】
次に、図1内の電力制御部103の具体的構成について説明する。
図2は電力制御部103の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
図2において、電力制御部103は、発電電圧の更新演算を指示する発電電圧更新演算指示部110と、第1、第2のモードごとの発電電圧指令値Vr1、Vr2を演算する発電電圧指令値演算部111と、発電電動機102の界磁巻線電流および電機子巻線電流を制御する発電電動機電流制御部112と、発電電動機電流制御部112の制御下で動作する3相インバータ回路からなる電力変換部113とを備えている。
【0024】
発電電圧更新演算指示部110は、後述(図4、図5参照)のフローチャートに示すように、発電電動機102の状態(回転速度Na)およびバッテリ104の状態(バッテリ電圧VB)などに基づいて、次回の発電電圧指令更新タイミング(以下、単に「更新タイミング」と略称する)tnと、発電電圧指令値Vrに対する増加量dHおよび減少量dLとを所定時間(たとえば、10msec)ごとに算出し、発電電圧指令値演算部111に対して、次回の更新タイミングtnと発電電圧指令値Vrの増加量dHおよび減少量dLとを指示する。
【0025】
発電電圧指令値演算部111は、バッテリ104への発電電圧の最終目標値Voに追随するように、第1および第2のモードのそれぞれに対して、後述(図6参照)のフローチャートに示すように、現在の発電電圧指令値Vr1またはVr2を設定する。
すなわち、発電電圧指令値演算部111は、発電電圧更新演算指示部110により決定された更新タイミングtnと発電電圧指令値Vrの増加量dHおよび減少量dLに基づいて、現在の発電電圧指令値Vr1、Vr2を算出する。
このとき、各モードにおける発電電圧指令値Vrに対し、第1および第2のモード用のオフセット電圧Voff1、Voff2を個別に加算して、各モードでの発電電圧指令値Vr1、Vr2とする。
【0026】
次に、図2内の電力変換部113の具体的構成について説明する。
図3は電力変換部113の具体的な構成例を発電電動機102とともに示す回路図である。
図3において、発電電動機102は、Y型結線(または、Δ型結線)された3相(U、V、W相)の電機子巻線200と、電機子巻線200に対向配置された界磁巻線201とを備えている。
【0027】
電力変換部113は、発電電動機電流制御部112の制御下で動作する電力変換部駆動回路210と、3相(U、V、W)の発電電動機102と直流(2極P、N)のバッテリ104との間に介在された3相インバータ回路とを備えている。
3相インバータ回路は、バッテリ104に接続された平滑コンデンサ211と、界磁巻線201に接続された界磁巻線電流用スイッチング素子212と、6個の電力変換用スイッチング素子220a〜220cおよび221a〜221cと、各電力変換用スイッチング素子に逆並列接続されたフリーホイルダイオード213とにより構成されている。
【0028】
3個の電力変換用スイッチング素子220a〜220cと、3個の電力変換用スイッチング素子221a〜221cとは、図3のように個別に接続されて3対の直列回路を構成している。
電力変換用スイッチング素子の各直列回路は、バッテリ104の電源ラインP、N間に並列に挿入され、各直列回路の接続点は、電機子巻線200の各相(U、V、W)に接続されている。
【0029】
すなわち、各直列回路の高圧側の電力変換用スイッチング素子220a〜220cは、電源ラインPに接続されて、UH、VH、WH相のスイッチング素子となり、各直列回路の低圧側の電力変換用スイッチング素子221a〜221cは、電源ラインNに接続されて、UL、VL、WL相のスイッチング素子となっている。
【0030】
電力変換部駆動回路210は、各電力変換用スイッチング素子220a〜220c、221a〜221cおよび界磁巻線電流用スイッチング素子212のゲートを制御して、各電力変換用スイッチング素子および界磁巻線電流用スイッチング素子212をON/OFF駆動し、電機子巻線200への電流および界磁巻線201への電流を所望の目標値に制御する。
【0031】
次に、発電電動機電流制御部112の動作について説明する。
まず、第1のモードの場合には、発電電動機電流制御部112は、発電電圧指令値演算部111により算出された第1のモードでの発電電圧指令値Vr1に一致するように、電力変換部113を介して発電電動機102に通電させる。
すなわち、バッテリ電圧VBと発電電圧指令値Vr1との偏差に基づいて(周知のPI制御などを用いて)発電指令量を算出し、発電指令量と一致した発電量となるように、電機子巻線電流および界磁巻線電流を発電電動機102に通電させる。
【0032】
また、第2のモードの場合には、発電電動機電流制御部112は、発電電圧指令値演算部111により算出された第2のモードでの発電電圧指令値Vr2に一致するように、電力変換部113を介して発電電動機102に通電させる。
すなわち、バッテリ電圧VBと発電電圧指令値Vr2との偏差に応じて界磁巻線201への通電電流(界磁デューティ)を算出し、界磁巻線電流を、電力変換部113を介して発電電動機102に通電させる。
【0033】
次に、図1〜図3とともに、図4〜図6のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態1による発電電圧更新演算指示部110および発電電圧指令値演算部111の具体的な処理動作について説明する。
最初に、図4および図5を参照しながら、図2内の発電電圧更新演算指示部110の動作について説明する。
【0034】
図4において、まず、発電電圧更新演算指示部110は、現在の発電電動機102が電動機モードで動作しているか否かを判定し(ステップS100)、電動機モードで動作していない(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS110(後述する)に進む。
一方、ステップS100において、電動機モードで動作している(すなわち、YES)と判定されれば、発電開始カウンタCN(電動機としての動作を終了してから発電動作を開始するまでの時間を計測する)に初期値CNi(たとえば、5secなど)を代入する(ステップS101)。
【0035】
続いて、現在の発電電動機102のトルク指令量Tqrが所定トルクTqM以上か否かを判定し(ステップS102)、Tqr<TqM(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS104に進む。
一方、ステップS102において、Tqr≧TqM(すなわち、YES)と判定されれば、トルク指令許可フラグFTをセット「FT←1」してから(ステップS103)、ステップS104に進む。
【0036】
ここで、トルク指令量Tqrは、発電電動機102の電機子巻線200および界磁巻線201への通電量にほぼ比例し、また電機子巻線200および界磁巻線201への通電量は、バッテリ104からの電力供給量にほぼ比例する。
すなわち、トルク指令量Tqrの比較基準となる所定トルクTqMは、バッテリ104の電力供給量に関係しており、始動直後の発電動作を必要とする場合のバッテリ104からの電力供給量を設定することは、所定トルクTqMを設定することと等価となる。
【0037】
続いて、発電電圧を初期化するか否かを識別するための発電電圧初期化フラグFiをセット「Fi←1」し(ステップS104)、始動直後の発電動作であるか否かを識別するための始動直後発電動作フラグFSをクリア「FS←0」し(ステップS105)、定常状態での発電動作であるか否かを識別するための定常発電動作フラグFPをクリア「FP←0」し(ステップS106)、発電電圧の追随動作を実行するか否かを識別するための発電電圧追随動作禁止フラグFKをクリア「FK←0」して(ステップS107)、図5内のステップS140に進む。
【0038】
一方、ステップS100において、現在の発電電動機102が電動機モードで動作していない(すなわち、NO)と判定された場合には、続いて、発電電動機102が発電機モードで動作しているか否かを判定する(ステップS110)。
ステップS110において、発電機として動作している(すなわち、YES)と判定されれば、発電電動機102の現在の回転速度Naが第2の所定回転速度Nmax以下であるか否か判定する(ステップS111)。
【0039】
ここで、第2の所定回転速度Nmaxは、内燃機関101の発生する正トルクと発電電動機102が発電時に発生する負トルクとのバランスにより決定され、発電電動機102の負トルクが、最大発電状態においても、内燃機関101の発生する正トルクに比べて十分に小さい回転速度となるように、すなわち負荷応答制御を必要としない回転速度に選択される。
【0040】
ステップS111において、Na≦Nmax(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧追随動作を実行するために、発電電圧初期化フラグFiをクリア「Fi←0」するとともに(ステップS112)、発電電圧追随動作禁止フラグFKをクリア「FK←0」する(ステップS113)。
続いて、始動直後発電動作フラグFSがセットされている「FS=1」か否かにより、現在の状態が始動直後の発電動作中であるか否かを判定する(ステップS114)。
【0041】
ステップS114において、FS=0であって、始動直後の発電動作中でない(すなわち、NO)と判定されれば、始動直後の発電動作に遷移可能か否かの判定処理(ステップS115、S116)を実行する。
すなわち、まず、発電開始カウンタCNの値がカウントダウン終了前(CN>0)か否かにより、始動後から発電開始までに所定時間以内の状態であるか否かを判定し(ステップS115)、CN=0(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS122(後述する)に進む。
【0042】
一方、ステップS115において、CN>0(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、バッテリ104からの電流持ち出し量をトルク指令量Tqrから判定するために、トルク指令許可フラグFTがセットされている「FT=1」か否かを判定する(ステップS116)。
【0043】
ステップS116において、FT=0(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS122に進み、一方、FT=1(すなわち、YES)と判定されれば、ステップS117に進む。
このように、ステップS115およびS116の両方の条件を満足した場合には、今回の状態が始動直後の発電動作状態になったものと判定し、始動直後の発電動作であると判定された場合に、発電電圧の最終目標値Voが現在の発電電圧指令値Vrefと等しいか否かにより、始動直後の発電動作を継続してよいか否かを判定する(ステップS117)。
【0044】
ステップS117において、Vo≠Vref(すなわち、NO)と判定されれば、始動直後の発電動作を実行するために、始動直後発電動作フラグFSをセット「FS←1」し(ステップS118)、定常発電動作フラグFPをクリア「FP←0」し(ステップS119)、トルク指令許可フラグFTをクリア「FT←0」し(ステップS120)、発電開始カウンタCNを0クリアして(ステップS121)、ステップS126に進む。
【0045】
一方、ステップS117において、Vo=Vref(すなわち、YES)と判定されれば、ステップS115またはステップS116の判定条件が満足されなかった場合と同様に、始動直後の発電動作ではない条件下なので、定常発電動作として機能させるために、始動直後発電動作フラグFSをクリア「FS←0」し(ステップS122)、定常発電動作フラグFPをセット「FP←1」し(ステップS123)、トルク指令許可フラグFTをクリア「FT←0」し(ステップS124)、発電開始カウンタCNを0クリアして(ステップS125)、ステップS126に進む。
【0046】
続いて、現在の回転速度Naが第3の所定回転速度Nminよりも大きいか否かの判定を行う(ステップS126)。
このとき、第3の所定回転速度Nminとしては、発電可能な回転速度であるにもかかわらず、このまま発電し続けると内燃機関101のストールを招く恐れのある回転速度に設定される。または、第3の所定回転速度Nminとして、発電電動機102の発電開始回転速度(基準回転速度=1000r/min)以下の回転速度などが選択され得る。
【0047】
一例として、内燃機関101のアイドル回転速度が750r/minで、内燃機関101と発電電動機102とのプーリ比が「2」であって、発電電動機102が発電機として動作する基準回転速度が1000r/min(内燃機関101の回転速度換算で、500r/min)の場合、発電電動機102の回転速度Naに対する第1の所定回転速度は2000r/min(内燃機関101の回転速度換算で、1000r/min)、第2の所定回転速度Nmaxは4000r/min(内燃機関101の回転速度換算で、2000r/min)、第3の所定回転速度Nminは1300r/min(内燃機関101の回転速度換算で、650r/min)に設定され得る。
【0048】
上記例の場合、発電機としては、Na=1000r/minの低回転領域まで発電動作が可能であるが、下限回転速度の限界まで発電動作を行うと、発電電動機102の発電負荷トルクによりエンジンストールが発生する可能性がある。
したがって、ステップS126の判定条件により、発電電圧の更新動作を禁止するようになっている。
【0049】
なお、各回転速度の設定値は、内燃機関101の設計条件などに応じて任意に変更され得る。
また、内燃機関101のトルク特性から、上記のように、第2の所定回転速度Nmax(=4000r/min)に対応したエンジン回転速度が2000r/minの場合、内燃機関101の発生トルクは、発電電動機102の発生トルクよりも著しく大きいので、発電電圧を指示値(発電指令量)通りに動作させてもよい。
【0050】
ステップS126において、Na>Nmin(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、現在の発電状態を判定するために、発電電動機102の発電量が未飽和状態であるか否かを判定する(ステップS127)。
このとき、ステップS127の判定基準は、たとえば、第1のモードの場合には、発電指令量が飽和したか、または、許容温度を超えたかの判定基準に対応し、第2のモードの場合には、界磁デューティが100%に達したか、界磁巻線電流または電機子巻線電流が許容値を超えたか、または、許容温度を超えたかなどの判定基準に対応する。
【0051】
ステップS127において、発電電動機102の発電量が未飽和である(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧増加禁止フラグFZをクリア「FZ←0」して(ステップS128)、図5内のステップS140に進む。
すなわち、ステップS126およびステップS127の両方の判定条件を満足した場合には、ステップS128に進む。
【0052】
一方、ステップS126、S127のいずれかにおいて判定条件を満足せず、ステップS126において、Na≦Nmin(すなわち、NO)と判定されるか、または、ステップS127において、発電量が飽和している(すなわち、NO)と判定されれば、現在の発電電圧指令値Vrefの増加禁止を識別するための発電電圧増加禁止フラグFZをセット「FZ←1」して(ステップS129)、ステップS140に進む。
【0053】
また、前述のステップS111において、Na>Nmax(すなわち、NO)と判定されれば、内燃機関101の発生する正トルクが十分に大きいので、負荷応答制御を中止して、直ちに現在の発電電圧指令値Vrefを発電電圧の最終目標値Voに設定するために、発電電圧追随動作禁止フラグFKをセット「FK←1」し(ステップS130)、発電電圧初期化フラグFiをクリア「Fi←0」し(ステップS131)、定常発電動作フラグFPをクリアし(ステップS132)、始動直後発電動作フラグFSをクリアし(ステップS133)、発電開始カウンタCNを0クリア「CN←0」して(ステップS134)、ステップS140に進む。
【0054】
さらに、前述のステップS110において、発電電動機102の動作状態が発電機モードでない(すなわち、NO)と判定されれば、発電開始カウンタCNのダウンカウント(1減算)処理を実行し(ステップS135)、発電電圧初期化フラグFiをセット「Fi←1」し(ステップS136)、発電電圧追随動作禁止フラグFKをクリア「FK←0」して(ステップS137)、ステップS140に進む。
なお、発電開始カウンタCN=0の場合には、当然ながらステップS135の減算処理は実行せず、発電開始カウンタCN=0のままに保持しておく。
【0055】
次に、図5を参照しながら、発電電圧更新演算指示部110による後半部分(ステップS140以降)の処理について説明する。
図5においては、前半部分(図4内のステップS100〜S137)で決定した各種フラグFS、FP、FK、Fiの状態に基づき、発電電圧指令値演算部111に転送するための更新タイミングtn、発電電圧指令値Vrの増加量dHおよび減少量dL、ならびに現在の発電電圧指令値Vrefを算出する。
【0056】
まず、始動直後発電動作フラグFSがセットされている(FS=1)か否かにより、始動直後の発電動作中か否かを判定する(ステップS140)。
ステップS140において、FS=0(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、定常発電動作フラグFPがセットされている(FP=1)か否かにより、定常発電動作中か否かを判定する(ステップS145)。
【0057】
ステップS145において、FP=0(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、発電電圧追随動作禁止フラグFKがセットされている(FK=1)か否かにより、発電電圧の追随動作を禁止するか否かを判定する(ステップS170)。
また、ステップS170において、FK=0(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、発電電圧初期化フラグFiがセットされている(Fi=1)か否かにより、発電電圧の初期化を実行するか否かを判定する(ステップS180)。このように、4系統のフラグ判定処理が実行される。
【0058】
上記ステップS140において、FS=1(始動直後の発電動作中)(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrの増加量dHおよび減少量dLとして、それぞれ始動直後発電動作フラグFS用の増加量dHsおよび減少量dLsを代入する(ステップS141、S142)。
同様に、更新タイミングtnとして、始動直後発電動作フラグFS用の更新タイミングtnsを代入する(ステップS143)。
【0059】
なお、各設定値dHs、dLs、tnsは、あらかじめオフラインで定義された値でもよく、または、車両状態を管理しているECU(図示せず)からの通信手段などにより、リアルタイムに変更される値でもよい。
続いて、発電電圧指令値Vrとして、現在の発電電圧指令値Vrefを代入し(ステップS144)、次の判定ステップS150(後述する)に進む。
【0060】
一方、上記ステップS140において、FS=0(始動直後の発電動作中でない)(すなわち、NO)と判定され、続いて、ステップS145において、FP=1(定常発電動作中)(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrの増加量dHおよび減少量dLとして、定常発電動作フラグFP用の増加量dHpおよび減少量dLpを代入し(ステップS146、S147)、更新タイミングtnとして、定常発電動作フラグFP用の更新タイミングtnpを代入する(ステップS148)。
【0061】
なお、各設定値dH、dL、tnは、前述と同様に、オフラインにより定義された値でもよく、通信手段などによりリアルタイムに変更可能な値でもよい。
続いて、発電電圧指令値Vrとして、現在の発電電圧指令値Vrefを代入し(ステップS149)、次の判定ステップS150に進む。
【0062】
上記ステップS144、S149のように、発電電圧指令値Vrとして現在の発電電圧指令値Vrefを代入した場合には、続いて、発電電圧増加禁止フラグFZがセットされている(FZ=1)か否かを判定する(ステップS150)。
ステップS150において、FZ=1(発電電圧増加禁止)(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrの増加量dHとして、発電電圧増加禁止フラグFZ用の増加量dHzを設定する(ステップS151)。
【0063】
FZ用の増加量dHzは、発電電圧増加を禁止するために、ほぼ「0」となる値に設定される。なお、この値dHz(ほぼ「0」)は、たとえばECU中のROMなどで定義することなく、ステップS151において、単に「dH=0」と設定してもよい。
また、発電電圧の減少量dLおよび更新タイミングtnは、特にFZ用の値に書き換えなくても差し支えない。
【0064】
一方、ステップS150において、FZ=0(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS151を実行せずに、ステップS152に進む。
続いて、現在のバッテリ電圧VBが発電電圧の最終目標値Vo以下であるか否かにより、バッテリ電圧VBが最終目標値Voに向かって上昇しているか否かを判定する(ステップS152)。
【0065】
ステップS152において、Vo≧VB(バッテリ電圧VBが最終目標値Voに向かって上昇中)(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、発電電圧指令値Vr(=現在の発電電圧指令値Vref)とバッテリ電圧VBとを比較し、発電電圧指令値Vrがバッテリ電圧VBよりも低いか否かを判定する(ステップS153)。
【0066】
ステップS153において、Vr<VB(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrとして、バッテリ電圧VBを設定し(ステップS154)、次の判定ステップS157(後述する)に進む。
一方、ステップS153において、Vr≧VB(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS154を実行せずにステップS157に進む。
【0067】
通常、バッテリ電圧VBが、発電電圧の最終目標値Voに向かって上昇中である場合、Vo>Vref>VBとなるはずであるが、車両の電気負荷変動などに起因して、Vo>VB>Vrefとなる場合があり得る。
したがって、Vr<VBの場合には、ステップS154のように、発電電圧指令値Vrとしてバッテリ電圧VBが設定される。
【0068】
一方、上記ステップS152において、Vo<VB(バッテリ電圧VBが最終目標値Voに向かって下降中)(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、発電電圧指令値Vr(=現在の発電電圧指令値Vref)がバッテリ電圧VB以上であるか否かを判定する(ステップS155)。
【0069】
ステップS155において、Vr≧VB(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrとして、バッテリ電圧VBを設定し(ステップS156)、ステップS157に進む。
一方、ステップS155において、Vr<VB(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS156を実行せずにステップS157に進む。
【0070】
前述と同様に、通常、バッテリ電圧VBが最終目標値Voに向かって下降中と判定された場合は、Vo<Vref<VBとなるはずであるが、ステップS155において、VB<Vrefと判定された場合には、ステップS156のように、発電電圧指令値Vrとしてバッテリ電圧VBが設定される。
【0071】
次に、最終目標値Voと発電電圧指令値Vr(=現在の発電電圧指令値Vref)とが一致しているか否かを判定し(ステップS157)、Vo≠Vr(すなわち、NO)と判定されれば、図5の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップS157において、Vo=Vr(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、バッテリ電圧VBから発電電圧指令値Vrを減算した減算値(=VB−Vr)が、発電電圧の上昇許容値αよりも大きいか否かを判定する(ステップS158)。
【0072】
ステップS158において、VB−Vr>α(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrとして、バッテリ電圧VBを設定し(ステップS159)、図5の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップS158において、VB−Vr≦α(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、減算値(=VB−Vr)が発電電圧の下降許容値βよりも小さいか否かを判定する(ステップS160)。
【0073】
ステップS160において、VB−Vr<β(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrとしてバッテリ電圧VBを設定し(ステップS161)、図5の処理ルーチンを終了する。
一方、ステップS160において、VB−Vr≧β(すなわち、NO)と判定されれば、ステップS161を実行せずに、図5の処理ルーチンを終了する。
【0074】
これにより、安定状態すなわち、Vo=Vr(=Vref)において、急激な車両負荷変動などによりバッテリ電圧VBが変動した場合にのみ、現在の発電電圧指令値Vrefを一旦変動したバッテリ電圧VBまで上昇(または、下降)させ、発電電圧の追随動作を実行する。
なお、発電電圧の上昇許容値αおよび下降許容値βは、前述と同様に、ROMで定義される値であっても、通信手段などにより車両状態に応じてリアルタイムに変更可能な値であってもよい。
【0075】
一方、上記ステップS145において、FP=0(定常発電動作中でない)と判定され、続いて、ステップS170において、FK=1(発電電圧追随動作禁止)と判定されれば、発電電圧指令値Vrの増加量dH、減少量dLおよび更新タイミングtnとして、それぞれ発電電圧追随動作禁止フラグFK用の増加量dHk、減少量dLkおよび更新タイミングtnkを代入する(ステップS171、S172、S173)。
また、発電電圧指令値Vrとして最終目標値Voを設定し(ステップS174)、図5の処理ルーチンを終了する。
【0076】
なお、この場合、発電電圧指令値Vrとして最終目標値Voを設定(ステップS174)したことから、増加量dHおよび減少量dLは意味を成さないが、増加量dHおよび減少量dLとしては、十分に大きな値を設定しておくこととする。
また、増加量dHおよび減少量dLは、特にROMとして定義する必要もなく、たとえば、H(ヘキサ)「7FFF」などの大きな値に設定する処理を適用してもよい。
【0077】
一方、上記ステップS170において、FK=0(発電電圧追随動作禁止でない)と判定された場合には、続いて、Fi=1(発電電圧追随動作禁止)であるか否かを判定する(ステップS180)。
ステップS180において、Fi=1(すなわち、YES)と判定されれば、増加量dH、減少量dLおよび更新タイミングtnとして、それぞれ発電電圧初期化フラグFi用の増加量dHi、減少量dLiおよび更新タイミングtniを代入し(ステップS181、S182、S183)、また、発電電圧指令値Vrとして現在のバッテリ電圧VBを設定して(ステップS184)、図5の処理ルーチンを終了する。
【0078】
なお、ステップS180において、Fi=1が成立するのは、図4において、発電機モードでないときの処理ステップS104またはS136が実行された場合に相当する。
また、増加量dHおよび減少量dLとしては、ほぼ「0」となる値が設定されているものとする。
以上で、電力制御部103内の発電電圧更新演算指示部110(図2参照)の動作説明を終了する。
【0079】
次に、図6のフローチャートを参照しながら、電力制御部103内の発電電圧指令値演算部111(図2参照)の動作について詳細に説明する。
図6において、発電電圧指令値演算部111は、発電電圧更新演算指示部110により設定された増加量dH、減少量dL、更新タイミングtnおよび発電電圧指令値Vrに基づいて、第1および第2のモードでの発電電圧指令値Vr1、Vr2を演算する。
【0080】
まず、タイミングカウンタCTnが0クリアされているか否かにより、今回の演算ループによる発電電圧指令値Vrの更新処理(ステップS201〜S206)を実行するか否かを判定する(ステップS200)。
ステップS200において、CTn>0(今回の演算ループで発電電圧更新処理を実行しない)(すなわち、NO)と判定されれば、タイミングカウンタCTnをデクリメント(1減算処理)して(ステップS208)、ステップS209(後述する)に進む。
【0081】
一方、ステップS200において、CTn=0(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrの更新処理(ステップS201〜S206)を実行する。
なお、後述のステップS207において、タイミングカウンタCTnの値として、更新タイミングtnの値が設定されるが、更新タイミングtnは、発電電圧指令値演算部111の実行周期に応じた値に設定されている。
【0082】
たとえば、発電電圧指令値演算部111の実行周期が10msecであって、更新タイミングtnの値が「5」であれば、図6による発電電圧指令値の更新演算処理(ステップS201〜S206)は、50msecに1回実行されることになる。
また、タイミングカウンタCTnの値は、初期設定時に0クリアされていてもよく、前述(図4参照)の発電電圧追随動作禁止フラグFKのセット時に、ステップS134に続いて0クリアされていてもよい。
また、初期時に図6の更新演算処理を実行したくない場合には、あらかじめタイミングカウンタCTnに任意の値を初期設定してもよい。
【0083】
ステップS200において、CTn=0(今回の演算ループにおいて発電電圧指令値Vrの更新処理を実行する)と判定された場合、まず、発電電圧の最終目標値Voと発電電圧指令値Vrとの差分ΔV(=Vo−Vr)を演算する(ステップS201)。
続いて、差分ΔVと増加量dHとを比較し、差分ΔVが増加量dH以上であるか否かを判定する(ステップS202)。
【0084】
ステップS202において、ΔV≧dH(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrに増加量dHを加算して(ステップS203)、ステップS207に進む。
一方、ステップS202において、ΔV<dH(すなわち、NO)と判定されれば、続いて、差分ΔVと減少量dLとを比較し、差分ΔVが減少量dHよりも小さいか否かを判定する(ステップS204)。
【0085】
ステップS204において、ΔV<dL(すなわち、YES)と判定されれば、発電電圧指令値Vrに減少量dLを加算して(ステップS205)、ステップS207に進む。
一方、差分ΔVがステップS202、204のいずれの判定条件も満足せず、ステップS204において、ΔV≧dL(すなわち、NO)と判定されれば、発電電圧指令値Vrに差分ΔVを加算して(ステップS206)、ステップS207に進む。
ステップS206においては、発電電圧指令値Vrに増加量dHまたは減少量dLを加算すると、最終目標値Voを超えてしまうので、発電電圧指令値Vrに差分ΔVが加算される。
【0086】
次に、タイミングカウンタCTnの値として、更新タイミングtnの値を設定するとともに(ステップS207)、現在の発電電圧指令値Vrefとして、上記処理(ステップS203、S205、S206)で取得した発電電圧指令値Vrを設定する(ステップS209)。
【0087】
最後に、複数の発電動作モード(第1および第2のモードで)に応じた、発電電圧指令値Vr1、Vr2を演算し(ステップS210、S211)、図6の処理ルーチンを終了する。
すなわち、ステップS210においては、現在の発電電圧指令値Vrefに対して、第1のモード時のオフセット電圧Voff1を加算して、第1のモード時の発電電圧指令値Vr1を演算する。
【0088】
同様に、ステップS211においては、現在の発電電圧指令値Vrefに対して、第2のモード時のオフセット電圧Voff2を加算して、第2のモード時の発電電圧指令値Vr2を演算する。
なお、各モードにおけるオフセット電圧Voff1、Voff2は、発電電動機102の回転速度Naや発電量に対して一定であってもよく、所定の傾きを持って変化させてもよい。
【0089】
以上のように、この発明の実施の形態1に係る車両用回転電機の発電制御装置は、電機子巻線200および界磁巻線201を有し、車両用の内燃機関101に機械的に結合されて少なくとも発電機として動作する発電電動機102(回転電機)を制御するために、発電電動機102に接続された電力制御部103と、電力制御部103を介して発電電動機102に対して電力の授受を行うバッテリ104(蓄電池)と、発電電動機102の回転速度Naを検出する回転速度検出手段とを備えている。
【0090】
また、電力制御部103は、発電電動機102が発電機として動作するときに、発電電動機102の回転速度Naが第1の所定回転速度以下の場合には、電機子巻線200に対する位相制御用の補償電流と界磁巻線201への通電電流とに基づいて、発電電動機102の発電動作を第1のモードで制御し、発電電動機102の回転速度Naが第1の所定回転速度よりも高い場合には、界磁巻線201への通電電流を制御する界磁デューティに基づいて、発電電動機102の発電動作を第2のモードで制御する。
【0091】
さらに、電力制御部103は、バッテリ104への発電電圧の最終目標値Voに追随するように、第1および第2のモードのそれぞれに対して現在の発電電圧指令値Vr1、Vr2を設定する発電電圧指令値演算部111と、発電電動機102の状態およびバッテリ104の状態に基づいて、発電電圧指令値演算部111に対して、次回の更新タイミングtnと発電電圧指令値の増加量dHおよび減少量dLとを指示する発電電圧更新演算指示部110とを含む。
【0092】
これにより、装置の大型化、信頼性の低下またはコストアップを招くことなく、とりわけ複数の発電動作を持つ回転電機における負荷応答制御を実現することができる。
すなわち、定常状態はもとより、発電電圧の最終目標値Voが急激に変化した場合にも、発電電動機102の状態やバッテリ104の状態に応じた発電電圧制御を実現することができ、両方の発電モードにおいて負荷応答制御が可能である。
【0093】
また、発電電圧指令値演算部111は、発電電圧更新演算指示部110からの更新タイミングtnごとに、発電電圧更新演算指示部110からの発電電圧指令値の増加量dHおよび減少量dLを現在の発電電圧指令値Vrefに加算し、更新タイミングtnごとの増加量dHおよび減少量dLの加算結果に対して、さらに第1および第2のモードに個別のオフセット電圧Voff1、Voff2を加算し、第1および第2のモードの発電電圧指令値Vr1、Vr2を演算する。
これにより、各発電モードにおけるリップル電圧の違いを吸収して、発電モードごとの発電電圧の偏差を抑制し、信頼性の高い制御を実現することができる。
【0094】
また、発電電圧更新演算指示部110は、少なくとも内燃機関101の始動直後の発電動作と、始動直後でない場合の発電動作とにおいて、次回の更新タイミングtnと発電電圧指令値の増加量dHおよび減少量dLとを個別に設定する。
これにより、内燃機関101(エンジン)の始動直後にバッテリ電圧VBが急激に減少した後の発電動作と、始動直後でない場合の発電動作とを区別して、個別の増加量dH、減少量dLおよび更新タイミングtnを設定し、最終目標値Voに追随させる時間を変化させることができる。
したがって、内燃機関101に急速な負荷トルクを与えることなく発電動作に移行することができる。
【0095】
また、発電電圧更新演算指示部110は、発電電動機102が電動機として動作したときのトルク指令量Tqrが所定トルクTqM以上の場合には、内燃機関101の始動直後の発電動作であると判定し、発電電動機102が電動機として動作したときのトルク指令量Tqrが所定トルクTqMよりも小さい場合には、始動直後の発電動作ではないと判定する。
【0096】
すなわち、発電電動機102が電動機として動作した場合であっても、Tqr<TqM(たとえば、内燃機関101のアシストをしたのみ)の場合には、バッテリ104からの電力(電流)持ち出し量が小さいので、上記判定処理に基づき、始動直後の場合とは別の増加量dHおよび減少量dLを設定することにより、信頼性の高い制御を実現することができる。
また、上記発電動作の判定においては、電流量を用いるのではなく、制御に使用しているトルク指令量Tqrを用いているので、バッテリ104の電流検出手段を必要とせず、コストアップを招くこともない。
【0097】
また、発電電圧更新演算指示部110は、発電電動機102が電動機としての動作を終了してから発電動作を開始するまでの時間が所定時間以上の場合には、始動直後の発電動作であることの判定動作を禁止する。
すなわち、発電電動機102が電動機として動作し終えてから発電開始するまでの時間が長い場合(たとえば、バッテリ電圧VBが開放電圧まで上昇し、内燃機関101も負荷トルクに対して許容できる場合)には、始動直後の場合とは別の増加量dHおよび減少量dLを設定することにより、信頼性の高い制御を実現することができる。
【0098】
また、発電電圧更新演算指示部110は、内燃機関101が始動直後であると判定された場合は、現在の発電電圧指令値Vrefがバッテリ104への発電電圧の最終目標値Voと等しくなるまでの状態、または、現在の発電電圧指令値Vrefがバッテリ104への発電電圧の最終目標値Voと等しくなる前に発電電動機102が発電動作を終了するまでの状態を、始動直後の発電動作であると判定する。
これにより、始動直後の発電動作と判定した後は、発電電圧指令値Vrが発電電圧の最終目標値Voに等しくなるまで、確実に始動直後の発電動作をし続けることができる。
【0099】
また、発電電圧更新演算指示部110は、発電電動機102の回転速度Naが第2の所定回転速度Nmaxよりも高い場合には、最終目標値Voへの追随動作を実行せずに、現在の発電電圧指令値Vrefが最終目標値Voとなるような発電電圧指令値の増加量dHおよび減少量dLを設定する。
【0100】
すなわち、回転速度Naが十分に高いときには、内燃機関101の発生トルクが発電によって奪われるトルクに対して十分に大きいことから、負荷応答制御を実行する必要がないので、現在の発電電圧を最終目標値Voとすることにより、電圧追従性を向上させることができる。
【0101】
また、発電電圧更新演算指示部110は、発電電圧指令値が発電電動機102の発電可能な許容量を超えたと判定した場合には、発電電圧指令値の増加量をほぼ0に設定する。
すなわち、発電量が発電電動機102で発電可能な許容量を越えている場合には、バッテリ電圧VBの上昇が望めないので、発電電圧の追随動作を禁止することにより、制御量と実電圧との偏差を最小限に抑制することができるとともに、発電量が減った場合の電圧のオーバーシュートを緩和することができる。
なお、発電電圧指令値の減少側では、上記のような問題が発生しないので、発電電圧追随動作は継続される。
【0102】
また、発電電圧更新演算指示部110は、発電電動機102の回転速度Naが第3の所定回転速度Nmin以下になった場合には、発電電圧指令値の増加量dHをほぼ0に設定する。
すなわち、発電電動機102の回転速度Naが第3の所定回転速度Nmin以下まで減少した場合にそのまま発電し続けると、内燃機関101の発生トルクが小さい領域で発電動作を継続し続けることになり、内燃機関101の停止(エンスト)を招く可能性があるうえ、回転速度Naの減少にともなって発電電動機102の発電量も低下するので、増加量dHをほぼ0に設定して発電電圧追随動作を禁止することにより、エンストなどの不具合を回避することができる。
なお、発電電圧指令値の減少側では、問題ないため追随動作を継続する。
【0103】
また、発電電圧更新演算指示部110は、現在の発電電圧指令値Vrefとバッテリ104への発電電圧の最終目標値Voとが等しいときに、バッテリ電圧VBが所定電圧以上変動した場合には、現在の発電電圧指令値Vrefをバッテリ電圧VBに設定する。
すなわち、現在の発電電圧指令値Vrefと発電電圧の最終目標値Voとが等しい状態(定常安定状態)で、急激な電気負荷変動が発生した場合には、現在の発電電圧指令値Vrefをバッテリ電圧VBまで下げて(上げて)、バッテリ電圧VBから追随動作を実行することにより、内燃機関101に対する急激な負荷トルクの発生を抑制することができる。
【0104】
また、発電電圧更新演算指示部110は、バッテリ104への発電電圧の最終目標値Voがバッテリ電圧VB以上であって、且つ、現在の発電電圧指令値Vrefがバッテリ電圧VBよりも低い場合には、現在の発電電圧指令値Vrefをバッテリ電圧VBに設定する。
すなわち、現在の発電電圧指令値Vrefを最終目標値Voに向かって上昇させている状態において、電気負荷の変動などにより、バッテリ電圧VBが現在の発電電圧指令値Vrefよりも上昇した場合には、現在の発電電圧指令値Vrefを、上昇後のバッテリ電圧VBに設定することにより、現在の発電電圧指令値Vrefが追随動作によってバッテリ電圧VBに追いつくまでの不要な待ち時間を回避するとともに、不要な制御量の出力を回避することができる。
【0105】
また、発電電圧更新演算指示部110は、バッテリ104への発電電圧の最終目標値Voがバッテリ電圧VBよりも低く、且つ現在の発電電圧指令値Vrefがバッテリ電圧VB以上の場合には、現在の発電電圧指令値Vrefをバッテリ電圧VBに設定する。
すなわち、現在の発電電圧指令値Vrefを最終目標値Voに向かって下降させている状態において、電気負荷の変動などにより、バッテリ電圧VBが現在の発電電圧指令値Vrefよりも下降した場合には、現在の発電電圧指令値Vrefを、下降後のバッテリ電圧VBに設定することにより、現在の発電電圧指令値Vrefが追随動作によってバッテリ電圧VBに追いつくまでの不要な待ち時間や不要な制御量の出力を回避することができる。
【0106】
また、発電電圧更新演算指示部110は、発電電動機102が発電機として動作していないときには、現在の発電電圧指令値Vrefをバッテリ電圧VBに設定する。
すなわち、発電動作以外の場合には、現在の発電電圧指令値Vrefをバッテリ電圧VBに設定することにより、発電電動機102が発電動作に移行するタイミングに依存せず、現在の発電電圧指令値Vrefの初期値を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1】この発明の実施の形態1に係る車両用回転電機の発電制御装置を一部図式的に示すブロック図である。
【図2】図1内の電力制御部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図3】図2内の電力変換部の具体的な構成例を発電電動機とともに示す回路図である。
【図4】図2内の発電電圧更新演算指示部による前半の処理動作を示すフローチャートである。
【図5】図2内の発電電圧更新演算指示部による後半の処理動作を示すフローチャートである。
【図6】図2内の発電電圧指令値演算部の具体的な処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0108】
101 内燃機関、102 発電電動機(回転電機)、103 電力制御部、104 バッテリ(蓄電池)、105 回転速度検出手段、106 電圧検出手段、110 発電電圧更新演算指示部、111 発電電圧指令値演算部、200 電機子巻線、201 界磁巻線、210 電力変換部駆動回路、dH、dHs、dHp、dHk、dHi 増加量、dL、dLs、dLp、dLk、dLi 減少量、Na 回転速度、Nmax 第2の所定回転速度、Nmin 第3の所定回転速度、tn、ts、tp、tk、ti 発電電圧指令更新タイミング、Tqr トルク指令量、TqM 所定トルク、VB バッテリ電圧(蓄電池の電圧)、Vo 最終目標値、Vr、Vr1、Vr2 発電電圧指令値、Vref 現在の発電電圧指令値、Voff1、Voff2 オフセット電圧。




 

 


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