JP5301516B2

JP5301516B2 - 車両用電流制限装置

Info

Publication number: JP5301516B2
Application number: JP2010234134A
Authority: JP
Inventors: 賢一藤江; 成規末竹; 尚吾松岡; 勝也辻本; 孝公浅井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: JP2012090401A

Description

本発明は、例えばハイブリッド車などに用いられる矩形波駆動方式のモータジェネレータを駆動する際の駆動電流を制限する車両用電流制限装置に関するものである。

従来のモータジェネレータとして、電機子の電流検出手段や、大容量の平滑コンデンサを用いることなく、インバータのスイッチング素子を矩形波駆動させる簡素な構成の界磁巻線式同期発電電動機が提案されている（例えば特許文献１参照）。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータを有する第１の給電回路とスイッチを有する第２の給電回路とで接続された主電源と副電源などを備え、車両減速時等の回生エネルギを効率良く回収でき、しかも電気負荷に対して安定電圧を供給できる信頼性を高めた車両用電源システムが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−１５９３５３号公報（第４〜７頁、図１〜図７）特開２００４−３２８９８８号公報（第１頁、図１）

上記特許文献２のような電源システムを特許文献１のような矩形波駆動方式のモータジェネレータと組み合わせることで、モータに電流を沢山流せるので駆動トルクが大きくなり、エンジンの迅速始動や、高速回転域でのトルクアシストも可能になると共に、回生エネルギを余すことなく吸収できることが考えられる。しかし、高電源電圧が必要とされるのは、エンジン始動などの低速回転、かつ高負荷時や、高速回転、かつ高負荷時の駆動などに限られ、中速回転や、低中負荷時などの運転域では必要以上に電流が流れることになり、駆動トルクを抑えるためにインバータのスイッチング位相をずらすなどの部分負荷運転時間が増え、モータジェネレータの運転効率が低下すると共に、インバータのスイッチング素子ＯＦＦ時に発生するサージエネルギも大きくなるため、スイッチング素子が破壊する可能性が高まるという課題があった。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、高電圧電源と、矩形波駆動方式のモータジェネレータを組み合わせたときの、中速回転や、低中負荷の運転におけるモータジェネレータの部分負荷運転時間を短縮させ、運転効率を向上させ得る車両用電流制限装置を提供することを目的としている。

本発明に係る車両用電流制限装置は、入力端に蓄電手段を接続し、出力端に矩形波駆動方式のモータジェネレータを接続する車両用電流制限装置であって、上記入力端から上記出力端へ電流を通電または遮断するスイッチング手段と、このスイッチング手段と上記出力端との接続点に接続され該スイッチング手段が電流を遮断しているときに上記モータジェネレータへ向かって還流電流を通流する還流手段と、上記蓄電手段の電圧を測定する電圧測定手段と、上記モータジェネレータの回転数を検出し得る回転数検出手段と、上記モータジェネレータの動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段と、この運転検出手段の検出結果に基づいて、上記モータジェネレータが電動機運転の場合は、上記蓄電手段の電圧、及び上記モータジェネレータの回転数をもとに、上記回転数が第１の所定値以上であり、かつ、上記回転数が上記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以下である中速回転領域の範囲内では上記スイッチング手段に対するＰＷＭ制御のデューティ比（いわゆるＯＮＤｕｔｙ比を意味するものであり、以下、デューティ比をＯＮＤｕｔｙ比と同じ意味で用いる）を１００％未満に設定し、それ以外の場合は、上記デューティ比を１００％とする電流制御手段と、を備えたものである。

本発明の車両用電流制限装置においては、モータジェネレータの動作が電動機運転の場合には、蓄電手段の電圧及びモータジェネレータの回転数をもとに、該回転数が第１の所定値以上であり、かつ、上記回転数が上記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以下である中速回転領域の範囲内ではスイッチング手段に対するＰＷＭ制御のデューティ比を１００％未満に設定し、それ以外の場合は、上記デューティ比を１００％とするように制御するので、モータジェネレータの中速回転領域においては、ＰＷＭ制御のデューティ比を小さくして、モータジェネレータへの供給電流を絞ることで、モータジェネレータの部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータの運転効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図。図１に示された電流制御手段の動作を説明するフローチャート。実施の形態１においてＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定する際に用いる蓄電手段の電圧ＶｉｎとＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比の関係を示す図。実施の形態１においてＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定する際に用いるモータジェネレータの回転数Ｎｍｇと、蓄電手段の電圧Ｖｉｎの関係を示す図。本発明の実施の形態２に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図。図５に示された電流制御手段の動作を説明するフローチャート。図５に示された電流制御手段の動作の変形例を説明するフローチャート。実施の形態２においてＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定する際に用いる蓄電手段の電圧ＶｉｎとＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比の関係を示す図。実施の形態２においてＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定する際に用いる目標駆動トルク指令値ＴｍｇとＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比の関係を示す図。実施の形態２においてモータジェネレータの回転数Ｎｍｇと、蓄電手段の電圧Ｖｉｎ、さらに目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを利用してＰＷＭＯＮＤｕｔｙを設定する方法を示す図。本発明の実施の形態３、４に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図。車両用電流制限装置の電流制限の有無の切替えと、上位ＥＣＵからの目標駆動トルク指令値の変化が同時期であった場合の、モータジェネレータへ流れる電流の変動例を説明する図であり、実施の形態４における参考図である。本発明の実施の形態４に係る車両用電流制限装置の動作を説明する図。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る車両用電流制限装置について図１〜図４を用いて説明する。なお、各図における同一符号は同一部分または相当部分を示すものとする。図１のブロック図に示すように、車両用電流制限装置１は、入力端Ｔｉｎに蓄電手段２の高電位側を接続し、出力端Ｔｏｕｔにモータジェネレータ３の高電位側を接続するように設けられる。そして車両用電流制限装置１は、入力端Ｔｉｎから出力端Ｔｏｕｔへの電流を通電、または遮断するスイッチング手段４と、スイッチング手段４が電流を遮断しているときにモータジェネレータ３へ向かって還流電流を通流する還流手段５と、出力端Ｔｏｕｔからモータジェネレータ３へ流れる電流を検知する電流検知手段６と、モータジェネレータ３の回転数を検出する回転数検出手段７と、蓄電手段２の電圧を測定する電圧測定手段８と、電圧測定手段８で測定した電圧及び回転数検出手段７で検出した回転数をもとに、スイッチング手段４をＰＷＭ制御する電流制御手段９を備えている。

上記蓄電手段２としては、自動車用の電源として一般に用いられている例えば鉛蓄電池（バッテリ）、リチウムイオン電池、電気二重層コンデンサなどを特別な制限なく用いることができる。スイッチング手段４としては、例えばＩＧＢＴや、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴなどを用いることができる。また、還流手段５は、ダイオードや、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴなどを用いることができる。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴを使用する場合は、電流還流時に同期整流させることで還流時の損失を低減させるようにしてもよい。

上記電流検知手段６は、モータジェネレータ３の動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段６０の一態様として構成されたものであり、該電流検知手段６の具体例としては、例えばＤＣ−ＣＴのような直流電流センサなどが用いられる。また、回転数検出手段７としては、例えばエンコーダや、レゾルバなどのセンサ類の他、モータジェネレータ３との通信情報から取得する方法など、何れであっても良い。電圧測定手段８としては、例えば蓄電手段２の両端電圧を抵抗分圧してマイコンのＡ／Ｄ変換器に入力して読み取る方法など、公知の各種手段から適宜選択して用いることができる。

次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。まず、図１の電流制御手段９の動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ１００において、電流検知手段６で測定した電流値を取得する。なお、電流値には電流の流れる方向に応じて正負の符号が与えられるものとし、この例では、蓄電手段２の電力を利用してモータジェネレータ３を回転駆動する際に流れる方向を正とし、その逆方向の流れを負とする。

ステップＳ１０１では、測定した電流値と、予め設定された所定の電流値とを比較し、測定した電流値が所定値以上である場合（ＹＥＳのとき）は電流制限が必要と判断し、ステップＳ１０３へ進み、詳細を後述するようにスイッチング手段４のＰＷＭ制御用のＤｕｔｙ比を設定して電流制限処理を行う。一方、測定した電流値が所定値未満の場合（ＮＯのとき）であれば、電流制限の必要なしと判断し、ステップＳ１０２にてスイッチング手段４のＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を１００％として通電させ続ける。ここで、所定の電流値としては、例えばモータジェネレータ３の界磁コイル巻線に流れる定格電流値に設定され、定格電流値以上であればモータジェネレータ３の電機子コイル巻線にも電流が流れ、モータジェネレータ３が駆動していると判断する。

ステップＳ１０３では、電流制限処理にあたって、まず回転数検出手段７より、モータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇを取得する。続いてステップＳ１０４では、電圧測定手段８より、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎを取得する。そしてステップＳ１０５において、モータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇ、及び蓄電手段２の電圧Ｖｉｎをもとに、予め設定された関数ｆ（Ｖｉｎ，Ｎｍｇ）に従ってＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を算出する。関数ｆ（Ｖｉｎ，Ｎｍｇ）としては、例えば、まず蓄電手段２の電圧ＶｉｎとＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比の関係を図３のように設定しておく。それに回転数の制約条件を、例えば次式１のように加えることでＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を設定する。

ｉｆ２，０００［ｒ／ｍｉｎ］ ≦ Ｎｍｇ ≦ ６，０００［ｒ／ｍｉｎ］
ｔｈｅｎＯＮＤｕｔｙ比［％］＝ −５×Ｖｉｎ＋１５０
ｅｌｓｅＯＮＤｕｔｙ比［％］＝１００・・・（式１）

式１のように条件が設定されている場合、図４のように回転数Ｎｍｇが、この例では２０００〜６０００ｒ／ｍｉｎの中速回転領域において、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎが高いほど、ＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比が小さくなるので、モータジェネレータ３への供給電流が設定された量だけ制限され、モータジェネレータ３では蓄電手段２の電圧Ｖｉｎの変動の影響にかかわらず、中速回転領域の部分負荷運転時間が短縮される。

なお、ＰＷＭ制御のキャリア周波数は、モータジェネレータ３における電源からの入力電圧を監視する回路（図示省略）のフィルタのカットオフ周波数より高く設定することで、モータジェネレータ３へ入力される電圧のチョッピング波形が平滑され、見かけ上、モータジェネレータ３への入力電圧が絞られた状態となり、モータジェネレータ３では、入力電圧が低下したものと同等となり、駆動トルクを確保するように全負荷運転される。なお、車両用電流制限装置１における上記ＰＷＭ制御のキャリア周波数の上限は、スイッチング手段４での損失を考慮して安定動作の限界を超えないように設定される。

一方、モータジェネレータ３が発電機として動作している時は、電流検知手段６によって検出される電流の符号が負となり、図２のステップＳ１０１における電流実測値が所定の電流値未満となるため判定結果がＮＯとなり、ステップＳ１０２においてスイッチング手段４のＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比が１００％に設定され、即ち通電され続け、電流がモータジェネレータ３から蓄電手段２の方向に流れる発電動作を妨げない。

上記説明したように、実施の形態１によれば、運転検出手段６０としての電流検知手段６が、モータジェネレータ３の電動機運転を検知したときに、電流制御手段９が、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎ、及びモータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇをもとに、該回転数が所定の範囲内ではスイッチング手段４に対するＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を１００％未満に設定し、それ以外の場合は、上記ＯＮＤｕｔｙ比を１００％とするように制御するので、２０００〜６０００ｒ／ｍｉｎといったモータジェネレータ３の中速回転領域において、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を小さくして、回転電機への供給電流を絞ることで、モータジェネレータ３の部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータ３の運転効率を向上させることができる。

また、スイッチング方式で電流制限が行なわれるため、抵抗体による電流制限に比べ発熱が少ない利点を有する。さらに、中速回転領域以外でのモータ駆動、及び発電時は、スイッチング手段４のＯＮＤｕｔｙ比を１００％とするので、車両用電流制限装置１での損失を最小にし、モータジェネレータ３の駆動／発電動作を妨げない。また、発電時の運転効率を損なわない。

加えて、電流の流れる方向に応じて電流検知手段６の検出データに正負の符号が付与されることで、一つの制御プログラムでモータジェネレータ３の駆動／発電に応じた制御ができる。そのため、制御プログラムを変更する必要が無く、プログラムの簡素化とＲＯＭ容量の低減が可能である。また、モータジェネレータ３が矩形波駆動方式であるため、スイッチング手段４とモータジェネレータ３の間に平滑手段を設ける必要が無く、簡素な構成でオープン制御の電流制限が可能となる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態２は、モータジェネレータ３の動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段６０として、実施の形態１における電流検知手段６に代えて、上位ＥＣＵ２０、あるいはモータジェネレータ３と通信する通信手段１０を利用し、該通信手段１０に含まれる情報から、上記モータジェネレータ３の動作が電動機運転であることを検出し得るようにする一方、該情報からモータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇの情報をも取得し、ＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を演算するようにしたものである。即ち、上記上位ＥＣＵ２０、あるいはモータジェネレータ３と通信する通信手段１０が運転検出手段６０の役割を担うと共に、回転数検出手段７の役割をも担っている。

なお、上位ＥＣＵ２０は、例えば自動車用の各種デバイスを制御するマイクロコンピュータを用いたエレクトリック・コントロール・ユニットであり、制御対象または連携対象にモータジェネレータ３を含み、通信手段１０を用いるものであれば特に限定されずに利用することができる。また、上位ＥＣＵ２０は、例えば自動車エンジン制御用のマイクロコンピュータを用いたエンジン・コントロール・ユニットなどに含まれるように構成されたものであっても良い。その他の構成は実施の形態１と同様である。以下、その詳細を説明する。

上記通信手段１０の実現方法としては、例えば相互接続された車載機器間のデータ転送に使われるＣＡＮ（コントローラ・エリア・ネットワーク）やＬＩＮ（ローカル・インターコネクト・ネットワーク）、あるいはシリアル通信などの通信プロトコルを用いた手法や、Ｈｉ／Ｌｏの２値信号を用いるものであってもよい。また、電流制御手段９では、通信手段１０から得られる通信情報をもとに、スイッチング手段４のＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を演算し、スイッチング手段４を制御する。以下、その動作を図６、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図６は実施の形態２における電流制御手段の動作を説明するフローチャート、図７はその変形例を説明するフローチャートである。

まず、図６のステップＳ２００において、通信手段１０で受信した通信情報を取得する。そしてステップＳ２０１では、上記通信情報に含まれる、上位ＥＣＵ２０からモータジェネレータ３へ送信される駆動指令を抽出し、駆動指令が出されていれば（ＹＥＳ）、即ちモータジェネレータの動作が電動機運転である場合は、ステップＳ２０３へ進み、後述するようにスイッチング手段４のＰＷＭ制御用のＤｕｔｙ比を設定して電流制限処理を行う。一方、駆動指令が出されていなければ（ＮＯ）、電流制限の必要なしと判断し、ステップＳ２０２にてスイッチング手段４のＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を１００％として通電させ続ける。

ステップＳ２０３では、電流制限処理にあたって、まず通信手段１０において受信した通信情報の中からモータジェネレータ３の回転数情報を取得する。そして図６のフローチャートに示すこの実施の形態２では、実施の形態１と同様にステップＳ２０３で得られる回転数ＮｍｇとステップＳ２０４から得られる電圧Ｖｉｎをもとに、ステップ２０５においてＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を算出する。

一方、図７に示すこの実施の形態２の変形例の場合、ステップＳ３００からＳ３０４までは図６のフローチャートのＳ２００からＳ２０４までと同様である。ステップＳ３０４で蓄電手段２の電圧Ｖｉｎを取得した後、ステップＳ３０５において、通信手段１０で受信した通信情報の中から目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを抽出し、ステップＳ３０６においてステップＳ３０３で得られた回転数Ｎｍｇ、ステップＳ３０４から得られた電圧Ｖｉｎ、ステップＳ３０４から得られた目標駆動トルク指令値Ｔｍｇをもとに、予め設定された関数ｇ（Ｖｉｎ，Ｎｍｇ，Ｔｍｇ）に従ってＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を算出する。

関数ｇ（Ｖｉｎ，Ｎｍｇ，Ｔｍｇ）としては、例えば、まず蓄電手段２の電圧ＶｉｎとＰＷＭＯＮＤｕｔｙの関係を図８のように設定し、目標駆動トルク指令値ＴｍｇとＰＷＭＯＮＤｕｔｙの関係を図９のように設定しておく。なお、図８は実施の形態２においてＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定する際に用いる蓄電手段２の電圧ＶｉｎとＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比の関係を示す図、図９はＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定する際に用いる目標駆動トルク指令値ＴｍｇとＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比の関係を示す図である。
上記図８、図９の設定に、モータジェネレータ３の回転数の制約条件を加えることで、以下の式３のようにＰＷＭＯＮＤｕｔｙ比を設定できる。

ｉｆ２，０００［ｒ／ｍｉｎ］ ≦ Ｎｍｇ ≦ ６，０００［ｒ／ｍｉｎ］
ｔｈｅｎＯＮＤｕｔｙ比［％］＝ −２．５×Ｖｉｎ＋７５＋Ｔｍｇ
ｅｌｓｅＯＮＤｕｔｙ比［％］＝１００・・・・・（式３）
ここで、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎと目標駆動トルク指令値Ｔｍｇの各々のＰＷＭのＯＮＤｕｔｙ比の最大値は、合計が１００％となるように設定しており、最大値の割合を変えることで、重み付けを調整できる。

実施の形態２の変形例においては、式３のようにＯＮＤｕｔｙ比を決定するようにしたことにより、図１０に示すようにモータジェネレータ３の回転数が２０００〜６０００ｒ／ｍｉｎの中速回転領域において、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎが高いほど、あるいは目標駆動トルク指令値Ｔｍｇが小さいほど、ＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比が小さくなるので、モータジェネレータ３では蓄電手段２の電圧Ｖｉｎ、及び目標駆動トルク指令値Ｔｍｇの変動の影響にかかわらず、中速回転や、低中負荷時における部分負荷運転時間が短縮される。

上記のように、実施の形態２によれば、運転検出手段として、上位ＥＣＵ２０及びモータジェネレータ３と通信する通信手段１０を利用し、電流制御手段９が、通信手段１０によって上位ＥＣＵ２０からモータジェネレータ３に対する駆動指令を受信した場合をモータジェネレータ３が電動機として運転されている場合と判断するようにしたことで、実施の形態１と同様、モータジェネレータ３の部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータ３の運転効率を向上させることができる。また、回転数検出手段として、通信手段１０によって受信した情報に含まれるモータジェネレータ３の回転数を用いるようにしたので、構成を簡素にできる。

さらに、実施の形態２の変形例によれば、車両用電流制限装置１でのＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を設定するパラメータに目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを追加するようにしたので、中速回転や、低中負荷の運転において、ＰＷＭ制御のＯＮＤｕｔｙ比を小さくして、電動機運転でのモータジェネレータ３への供給電流を絞ることで、モータジェネレータ３の部分負荷運転時間を短縮することができ、モータジェネレータ３の運転効率を向上させることができる。また、パラメータが増えたことで、きめ細かく一層効率的に制御できる。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３及び後述する実施の形態４に係る車両用電流制限装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態３は、モータジェネレータ３の駆動開始時期が、車両用電流制限装置１での電流制限開始時期よりも通信遅れによって早かった場合、モータジェネレータ３が駆動を始めてすぐに車両用電流制限装置によって電流が制限されることになるため、モータジェネレータ３の駆動制御が追従できず発散してしまう恐れがあることに鑑み、かかる通信遅れによる問題を解消するようにしたものである。

図１１に示すように、実施の形態３の車両用電流制限装置１は、実施の形態２と比較して、通信経路における通信手段１０の位置が異なっており、通信手段１０はモータジェネレータ３と上位ＥＣＵ２０とを直接通信させないように配置して、モータジェネレータ３のマスタ通信機として機能させている。そして上記通信手段１０においては、上位ＥＣＵ２０から目標駆動トルク指令値を受信した場合、電流制御手段９においてＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比を設定し、スイッチング手段４をＰＷＭ制御した後、モータジェネレータ３へ目標駆動トルク指令値を送信するように構成されている。その他の構成は実施の形態２と同様である。

上記のように構成された実施の形態３においては、上位ＥＣＵ２０とモータジェネレータ３が直接通信しないように通信手段１０が配置され、上位ＥＣＵ２０から目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを受信した場合は、車両用電流制限装置１でＰＷＭ制御を実施した後、モータジェネレータ３へ目標駆動トルク指令値Ｔｍｇが送信され、モータジェネレータ３が駆動を始めるので、通信遅れによる車両用電流制限装置１のＰＷＭ制御開始時期とモータジェネレータ３の駆動開始時期のズレによって生じる問題を無くすことができ、通信遅れによってモータジェネレータ３の駆動制御が不安定になる問題を解決できる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る車両用電流制限装置は、上記実施の形態３に係る図１１と同様に構成されている。図１２は、車両用電流制限装置の電流制限の有無の切替えと、上位ＥＣＵからの目標駆動トルク指令値の変化が同時期であった場合の、モータジェネレータへ流れる電流の変動例を説明する参考図である。図１２において、上位ＥＣＵからの目標駆動トルク変化（ａ）と車両用電流制限装置１の電流制限の有無切替え（ｂ）が同時期であった場合、（ｃ）に示す如くモータジェネレータ３へ流れる電流が大きく振動する如く急変して、駆動トルクも急変する恐れがある。そこで、この実施の形態４では、上記のようなトルク急変に対応し得るようにしたものである。

即ち、実施の形態４では通信手段１０において、上位ＥＣＵ２０から目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを受信した場合は、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎ、モータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇをもとに、目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを加工演算し、加工された目標駆動トルク指令値Ｔ１をモータジェネレータ３へ送信する。目標駆動トルク指令値Ｔｍｇの加工演算方法としては、例えば次式（４）のように、モータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇ、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎを利用する。

加工後の目標駆動トルク指令値Ｔ１＝Ｔｍｇ×｛１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）｝・・・・・式（４）
但し、
τ＝α×Ｖｉｎ／Ｎｍｇ
ここで、τは時定数、ｔは時間、αは予め決められた係数である。

上記のように構成された実施の形態４においては、目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを式４のように加工し、加工後の目標駆動トルク指令値Ｔ１とすることにより、図１３に示すように、最上段の目標駆動トルクＴｍｇの変化（ａ）に対して、加工後の目標駆動トルク指令値Ｔ１が、上から２段目の（ａ１）のように、緩やかに変化するようになる。このため、車両用電流制限装置１の電流制限の有無の切替え（ｂ）と、上位ＥＣＵ２０からの目標駆動トルク指令値Ｔｍｇの変化（ａ）が同時期となった場合でも、モータジェネレータ３へ流れる電流の変化は図１３の上から４段目の曲線（ｃ）に示すように緩やかに変化し、トルク変動も低減させることができる。また、モータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇにあわせて、時定数τを調整できる。

なお、係数αの設定方法として、例えばモータジェネレータ３のトルク制御の時定数をもとに設定する手法が考えられ、モータジェネレータのトルク制御の追従性にあわせることができる。さらに、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎの大きさによっても時定数を調整でき、電圧Ｖｉｎが高いほど電流制限制御の有無切替えによるモータジェネレータへ流す電流の変化も大きくなるので、電圧Ｖｉｎが高いほど時定数τを大きくし、電流変動を抑えるようにしている。

このように、実施の形態４の構成によれば、上位ＥＣＵ２０からの目標駆動トルク指令値にモータジェネレータ３の回転数Ｎｍｇ、蓄電手段２の電圧Ｖｉｎ、及び時間ｔの要素を加味して式（４）のように加工演算し、得られた目標駆動トルク指令値Ｔ１をモータジェネレータ３へ送信するようにしたので、車両用電流制限装置１でのＰＷＭ制御有無の切替え時などにおいて発生する、モータジェネレータ３の駆動トルクの急変を低減することができる。

１車両用電流制限装置、２蓄電手段、３モータジェネレータ、４スイッチング手段、５還流手段、６電流検知手段、７回転数検出手段、８電圧測定手段、９電流制御手段、１０通信手段、２０上位ＥＣＵ、６０運転検出手段。

Claims

入力端に蓄電手段を接続し、出力端に矩形波駆動方式のモータジェネレータを接続する車両用電流制限装置であって、上記入力端から上記出力端へ電流を通電または遮断するスイッチング手段と、このスイッチング手段と上記出力端との接続点に接続され該スイッチング手段が電流を遮断しているときに上記モータジェネレータへ向かって還流電流を通流する還流手段と、上記蓄電手段の電圧を測定する電圧測定手段と、上記モータジェネレータの回転数を検出し得る回転数検出手段と、上記モータジェネレータの動作が電動機運転であることを検出し得る運転検出手段と、この運転検出手段の検出結果に基づいて、上記モータジェネレータが電動機運転の場合は、上記蓄電手段の電圧、及び上記モータジェネレータの回転数をもとに、上記回転数が第１の所定値以上であり、かつ、上記回転数が上記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以下である中速回転領域の範囲内では上記スイッチング手段に対するＰＷＭ制御のデューティ比を１００％未満に設定し、それ以外の場合は、上記デューティ比を１００％とする電流制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用電流制限装置。
上記運転検出手段は、上記出力端から上記モータジェネレータへ流れる電流を測定する電流検知手段からなることを特徴とする請求項１記載の車両用電流制限装置。
上記運転検出手段は、上位ＥＣＵ及び上記モータジェネレータと通信する通信手段を用いたものからなり、上記電流制御手段は、上記通信手段によって上記上位ＥＣＵから上記モータジェネレータに対する駆動指令を受信したときに上記モータジェネレータが電動機運転されていると判断するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用電流制限装置。
上記回転数検出手段は、上記通信手段によって受信した情報に含まれる上記モータジェネレータの回転数を用いるものであることを特徴とする請求項３記載の車両用電流制限装置。
上記モータジェネレータが電動機運転の場合に、上記通信手段によって上記上位ＥＣＵからの信号に含まれる上記モータジェネレータに対する目標駆動トルク指令値Ｔｍｇを取得し、その目標駆動トルク指令値Ｔｍｇ、上記蓄電手段の電圧、及び上記モータジェネレータの回転数をもとに、上記スイッチング手段に対するＰＷＭ制御のデューティ比を決定するようにしたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の車両用電流制限装置。
上記通信手段は、上記モータジェネレータと上記上位ＥＣＵとを直接通信させないように、上記モータジェネレータのマスタ通信機としての機能をもつように設けられ、上記上位ＥＣＵから上記モータジェネレータの目標駆動トルク指令値を含む情報を受信した場合は、上記電流制御手段において上記スイッチング手段に対するＰＷＭ制御のデューティ比を設定し、上記スイッチング手段をＰＷＭ制御した後、上記モータジェネレータへ上記目標駆動トルク指令値を送信することを特徴とする請求項３から請求項５の何れかに記載の車両用電流制限装置。
上記通信手段は、上記上位ＥＣＵから上記モータジェネレータへ向けて送信される目標駆動トルク指令値を含む信号を受信したとき、該信号に含まれる上記モータジェネレータの回転数、及び上記電圧測定手段によって検知された上記蓄電手段の電圧をもとに、上記目標駆動トルク指令値を加工演算し、上記モータジェネレータへ送信することを特徴とする請求項６に記載の車両用電流制限装置。