JP3624565B2 - Power converter for electric vehicle with transmission - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスミッション付電気自動車(以下EVという)における回生制御を好適なものとした電力変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
EVは、例えば誘導電動機(IM)を駆動源としていわゆるベクトル制御により駆動制御されている。
ここで、ベクトル制御の概要を図5にて説明するに、制御に当ってはまず一次電流を励磁電流I0 とトルク電流It とに分け、各々を独立に制御することにより、トルクの高速応答及び高精度制御を実現している。一般には、過度現象を防止するため、定出力運転などの特別な場合を除いて、運転状態に関係なく励磁電流I0 を一定にしてベクトル制御をしている。
【0003】
このトルク電流It を得るためには、電流指令演算・保護制御回路2により算出されるが、この回路2は駆動のためのアクセル開度指令回路1a、及び制動のためのブレーキ指令回路1bに接続されており、更にモータ温度、インバータ温度、バッテリ電圧の各情報が入力されて保護制御を行なっている。
ここで、電流指令演算・保護制御回路2では、駆動に当たりアクセル開度に比例したトルク電流It を出力し、また一定の励磁電流I0 を出力するものである。
【0004】
すべり周波数演算部3は、トルク電流指令It と、これに直交する励磁電流指令I0 と、誘導電動機4 の二次時定数τ2 から、すべり周波数ωs を求める。速度検出器5 は、誘導電動機4の回転速度をωr を得る。
【0005】
すべり周波数ωs は、誘導電動機4の速度検出値ωr と加算されて一次角速度ωに変換され、この角速度ωは積分演算部6によって積分されて位相角θとして求められる。
【0006】
電流制御部7はトルク電流指令It 及び励磁電流指令I0 に対して夫々のトルク電流検出値ItFB 及び励磁電流検出値I0FB との偏差から比例積分演算による演算を行い、さらに両演算結果に対して誘導電動機内の干渉分を加減算して回転座標のトルク軸電圧制御信号Vt と励磁軸電圧制御信号V0 を得る。
【0007】
トルク電流検出値ItFB 及び励磁電流検出値I0FB は誘導電動機4の二相電流検出値から演算される。この演算は二相電流IU ,IW をA/D変換部8で夫々ディジタル値に変換し、両者の加算によってV相の電流検出値IV も求め、各電流値IU ,IW ,IV から三相/二相変換部9で固定座標の二相交流電流に変換し、これを座標変換部10で回転座標のトルク電流検出値ItFB と励磁電流検出値I0FB に変換する。
【0008】
電流制御部7からの非干渉化した電圧制御信号Vt ,V0 は座標変換部11によって極座標の一次電圧指令V1 と位相角φに変換され、さらに極座標/三相変換部12によって固定座標の三相電圧指令VU ,VV ,VW に変換され、PWMインバータ13の出力電圧制御信号にされる。
【0009】
PWMインバータ13は、三相電圧指令VU ,VV ,VW に応じて、車載バッテリーBの直流電流を三相交流電流に変換して誘導電動機4に供給している。これにより誘導電動機4が駆動して、EVが走行する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述のベクトル制御により誘導電動機4を制御するに当っては、バッテリによるEV走行のため走行可能距離をのばすべく回生制御が行なわれ、またエンジン自動車におけるエンジンブレーキと同様のブレーキフィーリングを出すためにも回生制御が行なわれる。
【0011】
ところが、この回生制御を行なうに当って、トランスミッション付きのEVの場合、モータの回生トルクが同じであってもトランスミッションのギヤ位置によっては、EVの駆動力が変化する。すなわち、トランスミッションのギヤ比は次表1のように例示される。
【0012】
【表1】
【0013】
このギヤ比の下において、例えば5速ギヤにて良好な回生フィーリングに設定した場合1速ギヤにおいては回生が強すぎ、また、1速ギヤにて良好な回生フィーリングに設定した場合5速ギヤでは回生が弱過ぎる。こうして、トランスミッションの位置によっては、回生が強過ぎたり弱過ぎるという事態が生ずる。
【0014】
本発明は、上述の問題に鑑み、すべてのギヤ位置において良好な回生フィーリングを得るようにしたトランスミッション付電気自動車の電力変換器を提供する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明は、次の発明特定事項を有する。
(1) アクセル開度やブレーキ指令が入力される電流指令演算・保護制御回路から出力されるトルク電流指令及び励磁電流指令によりモータのベクトル制御を行なうトランスミッション付電気自動車において、
上記電流指令演算・保護制御回路では、現実のモータ回転数を微分することにより得られるモータ減速加速度と、予め設定した減速加速度リミット値とが比較され、減速加速度リミット値がモータ減速加速度よりも小さい場合には、1速ギヤにて良好な回生フィーリングが得られる1速用の回生トルク指令T1を前記トルク電流指令として出力し、減速加速度リミット値がモータ減速加速度よりも大きい場合には、高速用ギヤにて良好な回生フィーリングが得られる高速用の回生トルク指令T2を前記トルク電流指令として出力することを特徴とする。
(2) 上記(1)の電流指令演算・保護制御回路から出力される回生トルク指令と、アクセルペダル踏み込み量によって決定される駆動トルク指令と、ブレーキペダル踏み込み量によって決定されるブレーキ踏み込み時回生トルク指令とが入力されるトルク指令選択器を有し、
このトルク指令選択器は、駆動トルク指令が入力されていればこの駆動トルク指令を前記トルク電流指令として出力し、駆動トルク指令が入力されておらずブレーキ踏み込み時回生トルク指令が入力されていればこのブレーキ踏み込み時回生トルク指令を前記トルク電流指令として出力し、駆動トルク指令及びブレーキ踏み込み時回生トルク指令が入力されておらず上記(1)の電流指令演算・保護制御回路から出力される回生トルク指令が入力されていればこの回生トルク指令を前記トルク電流指令として出力することを特徴とする。
【0016】
リミット値を越えるモータ減速加速度により直接回生トルク指令を出力しないようにしたことにより、回生トルク指令を最適なものとした。
【0017】
【発明の実施の形態】
ここで、図1〜図4を参照して本発明の実施の形態について説明する。
前述の図5に示す電流指令演算・保護制御回路2では、主にアクセル開度とブレーキ指令とによりトルク指令値が演算されトルク電流指令It を求めている。
この電流指令演算・保護制御回路2は、また回生時、すなわちエンジンブレーキがかけられるという動作についても、回生トルク指令値が出力される。
この場合、モータ出力である回生トルクが同じ場合、例えば1速ギヤと3速ギヤでは1速ギヤの方が自動車の速度は速く減速する。つまり減速加速度が大きい。このため、例えば5速ギヤ等にて回生フィーリングが良好場なトルク指令値と、1速ギヤにて良好な回生フィーリングが得られるトルク指令値とを分け、情況に応じていずれかのトルク指令値を選択し出力する。
【0018】
図1は、電流指令演算・保護制御回路2に内蔵されている回生トルクリミッタ21である。この回生トルクリミッタ21には現実のモータ回転数ωr を微分することにより得られるモータ減速加速度が入力されると共に設定された減速加速度のリミット値が入力されて、これらが比較される。
また、回生トルクリミッタ21には、設定された1速用のトルク指令T1 と1速以外のギヤでのトルク指令T2 とが入力される。
そして、この回生トルクリミッタ21では、リミット値がモータ回転の減速加速度より大きい場合には、4速5速用の回生トルク指令T2 が出力され、リミット値がモータ回転の減速加速度より小さい場合には、1速用のトルク指令T1 が出力される。このために、モータ回転の減速加速度の程度に応じて良好な回生フィーリングを得ることができる。
【0019】
図2は、他の例を示すもので、トランスミッション付きEVにおいて、減速加速度が設定値以下となるように回生トルク自体を変化させることで、すべてのギヤにおいて良好な回生フィーリングを得るようにしたものである。図1に示す例では、トルク指令はT1 とT2 の2段階としたものであるが。図2の例では。最適トルク指令値を得るようにしたものである。すなわち、図2に示すようにモータ回転数を微分して得たモータ減速加速度を加え合せ点22にて回生(減速)加速度リミット値から減算して、この減算値に比例部分23にてK倍しリミッタ24をかけた後、加え合せ点25にて回生トルク指令Tに加える。この場合、リミッタ24は、回生トルク値を増大させる方向にはトルクを調節しないようにリミットすることにより、減速加速度が設定値を超えたときのみ設定値になるように回生トルクが調節される。このため、減速加速度は常に設定値以下となる。こうして、全てのギヤにおいて良好な回生フィーリングを得ることができる。
【0020】
図3は図2の変形例であり、トルクの調節部分は比例ゲインKにのみにより行なっていたのであるが、制御の追従性を良くするために比例及び積分部分26,27にてPI制御又はIP制御を行なうことができる。この場合、リミッタ24の外に積分(I)回路にも回生トルクを増大させないためのリミッタを備える必要がある。
【0021】
回生に当っては、更にブレーキペダルを踏み込んだ場合に回生量を増やして自動車を止めるような制御が行なわれているEVもある。図1〜図3では、回生量のリミットをかけているのであるが、ブレーキ踏み込み時では回生トルクのリミットを防止して回生トルク指令を出すことも可能である。
図4では、ブレーキ踏み込み時の回生トルクを変化させるシステムを示したものである。図4では、トルク指令選択器28を備えており、このトルク指令選択器28では、アクセルペダル踏み込み量によって決定される駆動トルク指令値と、ブレーキペダル踏み込み量によって決定される回生トルク指令値(回生トルク指令1)と、そして図1〜図3にて示す回路によって決定される回生トルク指令値(回生トルク指令2)とが入力されて、駆動トルク指令>回生トルク指令1>回生トルク指令2の順にて優先してトルク指令を選択し、指令トルクを出力するものである。したがって、ブレーキペダルが踏み込まれている回生トルク指令1が存在するときに回生トルク指令2より優先して指令1が出力されることになる。
【0022】
なお、図1では誘導電動機4について述べているが、モータの種類は問わず例えば直流機であってもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、トランスミッション付EVにおいては、どのギヤポジションにあっても良好な回生フィーリングの回生を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例のブロック図。
【図2】他の例のブロック図。
【図3】図2の変形例のブロック図。
【図4】更に他の例のブロック図。
【図5】ベルト制御のブロック図。
【符号の説明】
2 電流指令演算・保護制御回路
21,24 リミッタ
22,25 加え合せ点
23,26 比例部分
27 積分部分
28 トルク指令選択器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power converter suitable for regenerative control in an electric vehicle with a transmission (hereinafter referred to as EV).
[0002]
[Prior art]
The EV is driven and controlled by so-called vector control using, for example, an induction motor (IM) as a drive source.
Here, the outline of the vector control will be described with reference to FIG. 5. In the control, firstly, the primary current is divided into the excitation current I0 and the torque current It, and each is controlled independently, so that the high-speed response of torque and Realizes high-precision control. In general, in order to prevent an excessive phenomenon, vector control is performed with a constant excitation current I0 regardless of the operation state, except in special cases such as constant output operation.
[0003]
In order to obtain this torque current It, it is calculated by a current command calculation /
Here, the current command calculation /
[0004]
Slip frequency calculating unit 3, the torque current command It, the excitation current command I0 perpendicular thereto, the secondary time constant τ2 of the induction motor 4, obtaining the slip frequency .omega.s. The speed detector 5 obtains the rotational speed ωr of the induction motor 4.
[0005]
The slip frequency ωs is added to the detected speed value ωr of the induction motor 4 to be converted into a primary angular velocity ω, and the angular velocity ω is integrated by the
[0006]
The current control unit 7 performs a calculation by proportional integral calculation on the torque current command It and the excitation current command I0 based on the deviation between the torque current detection value ItFB and the excitation current detection value I0FB, and further guides both the calculation results. The torque axis voltage control signal Vt and the excitation axis voltage control signal V0 in rotational coordinates are obtained by adding and subtracting the interference in the motor.
[0007]
The torque current detection value ItFB and the excitation current detection value I0FB are calculated from the two-phase current detection value of the induction motor 4. In this calculation, the two-phase currents IU and IW are converted into digital values by the A /
[0008]
The non-interfering voltage control signals Vt and V0 from the current control unit 7 are converted into a primary voltage command V1 of polar coordinates and a phase angle φ by a coordinate conversion unit 11, and further fixed to a three-phase fixed coordinate by a polar coordinate / three-
[0009]
The
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
When the induction motor 4 is controlled by the above-described vector control, regenerative control is performed to extend the travelable distance for EV traveling by the battery, and in order to produce the same brake feeling as the engine brake in an engine vehicle. Regeneration control is also performed.
[0011]
However, when performing this regenerative control, in the case of an EV with a transmission, even if the regenerative torque of the motor is the same, the driving force of the EV changes depending on the gear position of the transmission. That is, the gear ratio of the transmission is exemplified as shown in Table 1 below.
[0012]
[Table 1]
[0013]
Under this gear ratio, for example, when a good regenerative feeling is set with a 5-speed gear, the regenerative feeling is too strong when the first-speed gear is set, and when a good regenerative feeling is set with the first-speed gear, the fifth speed is set. regeneration is too weak in the gear. Thus, depending on the position of the transmission, a situation occurs in which regeneration is too strong or too weak.
[0014]
In view of the above-described problems, the present invention provides a power converter for an electric vehicle with a transmission that can obtain a good regenerative feeling at all gear positions.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that achieves the above object has the following invention-specific matters.
(1) In an electric vehicle with a transmission that performs vector control of a motor by a torque current command and an excitation current command output from a current command calculation / protection control circuit to which an accelerator opening and a brake command are input,
In the current command calculation / protection control circuit, the motor deceleration acceleration obtained by differentiating the actual motor speed is compared with a preset deceleration acceleration limit value, and the deceleration acceleration limit value is smaller than the motor deceleration acceleration value. In this case, the first-speed regenerative torque command T1 that provides a good regenerative feeling with the first-speed gear is output as the torque current command, and if the deceleration acceleration limit value is greater than the motor deceleration acceleration , A high-speed regenerative torque command T2 that provides a good regenerative feeling with the gear is output as the torque current command.
(2) Regenerative torque command output from the current command calculation / protection control circuit of (1) above, a drive torque command determined by the accelerator pedal depression amount, and a brake depression regenerative torque determined by the brake pedal depression amount A torque command selector to which commands are input,
This torque command selector outputs this drive torque command as the torque current command if a drive torque command is input, and if a drive torque command is not input and a regenerative torque command is input when the brake is depressed. The regenerative torque command when the brake is depressed is output as the torque current command, and the drive torque command and the regenerative torque command when the brake is depressed are not input, and the regenerative torque output from the current command calculation / protection control circuit of (1) above. If a command is input, this regenerative torque command is output as the torque current command.
[0016]
The regenerative torque command is optimized by not outputting the regenerative torque command directly due to the motor deceleration acceleration exceeding the limit value.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Here, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the current command calculation /
The current command calculation /
In this case, when the regenerative torque that is the motor output is the same, for example, in the first gear and the third gear, the speed of the automobile is reduced faster in the first gear. That is, the deceleration acceleration is large. For this reason, for example, a torque command value with a good regenerative feeling in a 5th gear or the like is divided into a torque command value with a good regenerative feeling with a 1st gear, and either torque is selected according to the situation. Select and output the command value.
[0018]
FIG. 1 shows a
Also, the set
The
[0019]
FIG. 2 shows another example. In the EV with a transmission, the regenerative torque itself is changed so that the deceleration acceleration is equal to or less than the set value, thereby obtaining a good regenerative feeling in all gears. Is. In the example shown in FIG. 1, the torque command is in two stages T1 and T2. In the example of FIG. An optimum torque command value is obtained. That is, as shown in FIG. 2, the motor deceleration acceleration obtained by differentiating the motor rotational speed is added and subtracted from the regenerative (deceleration) acceleration limit value at the summing
[0020]
FIG. 3 is a modified example of FIG. 2 and the torque adjustment portion is performed only by the proportional gain K. However, in order to improve the followability of the control, the proportional and
[0021]
In the case of regeneration, there is also an EV in which control is performed such that when the brake pedal is further depressed, the amount of regeneration is increased and the vehicle is stopped. In FIG. 1 to FIG. 3, the regeneration amount limit is applied. However, when the brake is depressed, it is possible to prevent the regeneration torque limit and issue a regeneration torque command.
FIG. 4 shows a system for changing the regenerative torque when the brake is depressed. In FIG. 4, a
[0022]
Note that in FIG. 1 describes the induction motor 4, the motor type can be, for example, a DC motor regardless.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the EV with transmission, it is possible to perform a good regenerative feeling regeneration at any gear position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of another example.
FIG. 3 is a block diagram of a modified example of FIG.
FIG. 4 is a block diagram of still another example.
FIG. 5 is a block diagram of belt control.
[Explanation of symbols]
2 Current command calculation /
Claims (2)
上記電流指令演算・保護制御回路では、現実のモータ回転数を微分することにより得られるモータ減速加速度と、予め設定した減速加速度リミット値とが比較され、減速加速度リミット値がモータ減速加速度よりも小さい場合には、1速ギヤにて良好な回生フィーリングが得られる1速用の回生トルク指令T1を前記トルク電流指令として出力し、減速加速度リミット値がモータ減速加速度よりも大きい場合には、高速用ギヤにて良好な回生フィーリングが得られる高速用の回生トルク指令T2を前記トルク電流指令として出力することを特徴とするトランスミッション付電気自動車における電力変換器。In an electric vehicle with a transmission that performs vector control of a motor by a torque current command and an excitation current command output from a current command calculation / protection control circuit to which an accelerator opening and a brake command are input,
In the current command calculation / protection control circuit, the motor deceleration acceleration obtained by differentiating the actual motor speed is compared with a preset deceleration acceleration limit value, and the deceleration acceleration limit value is smaller than the motor deceleration acceleration value. In this case, the first-speed regenerative torque command T1 that provides a good regenerative feeling with the first-speed gear is output as the torque current command, and if the deceleration acceleration limit value is greater than the motor deceleration acceleration , A power converter for an electric vehicle with a transmission, characterized in that a high-speed regenerative torque command T2 for obtaining a good regenerative feeling is output as the torque current command.
このトルク指令選択器は、駆動トルク指令が入力されていればこの駆動トルク指令を前記トルク電流指令として出力し、駆動トルク指令が入力されておらずブレーキ踏み込み時回生トルク指令が入力されていればこのブレーキ踏み込み時回生トルク指令を前記トルク電流指令として出力し、駆動トルク指令及びブレーキ踏み込み時回生トルク指令が入力されておらず請求項1の電流指令演算・保護制御回路から出力される回生トルク指令が入力されていればこの回生トルク指令を前記トルク電流指令として出力することを特徴とするトランスミッション付電気自動車における電力変換器。A regenerative torque command output from the current command calculation / protection control circuit according to claim 1, a drive torque command determined by an accelerator pedal depression amount, and a brake depression regenerative torque command determined by a brake pedal depression amount A torque command selector
This torque command selector outputs this drive torque command as the torque current command if a drive torque command is input, and if a drive torque command is not input and a regenerative torque command is input when the brake is depressed. The regenerative torque command output from the current command calculation / protection control circuit according to claim 1, wherein the regenerative torque command when the brake is depressed is output as the torque current command, and the drive torque command and the regenerative torque command when the brake is depressed are not input. If this is input, the regenerative torque command is output as the torque current command.
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