JP7232686B2 - drive system - Google Patents
drive system Download PDFInfo
- Publication number
- JP7232686B2 JP7232686B2 JP2019059320A JP2019059320A JP7232686B2 JP 7232686 B2 JP7232686 B2 JP 7232686B2 JP 2019059320 A JP2019059320 A JP 2019059320A JP 2019059320 A JP2019059320 A JP 2019059320A JP 7232686 B2 JP7232686 B2 JP 7232686B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- battery
- switch
- inverter
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、駆動システムに関する。 The present invention relates to drive systems.
従来、オープンデルタ型の巻線を有する回転電機の駆動を制御する駆動システムが知られている（例えば、特許文献１）。この駆動システムでは、回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第１端には第１インバータが接続されており、この第１インバータを介して第１直流電源が接続されている。また、回転電機を構成する各相の巻線の両端のうち第２端には第２インバータが接続されており、この第２インバータを介して第２直流電源が接続されている。上述した駆動システムでは、第１直流電源及び第２直流電源のうち、一方にキャパシタが用いられており、他方にバッテリが用いられている。キャパシタは、バッテリに比べて内部抵抗が小さい。そのため、第１直流電源及び第２直流電源の両方をバッテリとした場合に比べて、内部抵抗による電力損失を低減することができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a drive system for controlling the drive of a rotating electric machine having open delta type windings (for example, Patent Document 1). In this drive system, a first inverter is connected to a first end of each phase winding that constitutes a rotating electric machine, and a first DC power supply is connected via the first inverter. A second inverter is connected to a second end of each phase winding that constitutes the rotating electric machine, and a second DC power supply is connected via the second inverter. In the drive system described above, one of the first DC power supply and the second DC power supply uses a capacitor, and the other uses a battery. A capacitor has a smaller internal resistance than a battery. Therefore, power loss due to internal resistance can be reduced and the energy efficiency of the entire system can be improved, compared to the case where both the first DC power supply and the second DC power supply are batteries.
しかし、キャパシタは、バッテリに比べて容量が小さく、キャパシタを用いて回転電機を駆動可能な期間が短い。そのため、回転電機を回転駆動する場合に、キャパシタによる駆動継続が不可になるとバッテリによる駆動への切り替えが強いられるが、特許文献１の技術では、回転電機の駆動中における切り替えについて十分に検討がされていない。回転電機の駆動中に切り替えができない場合には、回転電機の駆動を継続させるためにバッテリによる駆動を優先させることとなるが、バッテリによる駆動を優先させるとエネルギ効率を向上させることができない。エネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続可能な技術が望まれている。 However, the capacitor has a smaller capacity than the battery, and the period during which the rotating electrical machine can be driven using the capacitor is short. Therefore, when the rotary electric machine is rotationally driven, if it becomes impossible to continue driving by the capacitor, it is forced to switch to the drive by the battery. not If the switching cannot be performed while the rotating electric machine is being driven, priority is given to driving by the battery in order to continue driving the rotating electric machine. However, if priority is given to driving by the battery, energy efficiency cannot be improved. There is a demand for a technology capable of continuing to drive a rotating electric machine while improving energy efficiency.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続可能な駆動システムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a drive system capable of continuing to drive a rotating electric machine while improving energy efficiency.
上記課題を解決するための第１の手段は、多相の巻線を有する回転電機と、前記回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ及びキャパシタと、を備える回転電機システムに適用される駆動システムであって、前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータと、前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータと、前記キャパシタと前記第２インバータとを接続する接続線に設けられるキャパシタ側スイッチと、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部と、を備える。 A first means for solving the above problem is applied to a rotating electric machine system including a rotating electric machine having multiphase windings and a battery and a capacitor for inputting and outputting electric power to and from the rotating electric machine. The drive system has an upper arm switch and a lower arm switch connected in series to the battery for each phase, and a connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is a winding of each phase. and an upper arm switch and a lower arm switch connected in series with the capacitor, and the upper arm switch and the lower arm switch are connected to each phase. a second inverter whose connection point is connected to a second end among both ends of the winding of each phase; a capacitor-side switch provided on a connection line connecting the capacitor and the second inverter; and the battery In a power input state in which power is input to the rotating electrical machine from at least one of the capacitor, the remaining capacity of the capacitor is compared with a predetermined capacitor input threshold, and the remaining capacity of the capacitor is greater than the capacitor input threshold. is large, the capacitor-side switch is turned on to switch to a first power input state in which power is supplied from the capacitor to the rotating electrical machine, and the remaining capacity of the capacitor becomes smaller than the capacitor input threshold. a switching control unit for switching to a second power input state in which the power is supplied from the battery to the rotating electric machine by turning off the capacitor side switch in the above case.
２つの電源と回転電機との間で電力の入出力を行う場合に、１つの電源がキャパシタで構成されていると、キャパシタはバッテリに比べて容量が小さく、キャパシタのみを用いて回転電機の駆動を継続させることができない。上記構成によれば、キャパシタと、キャパシタ及び回転電機の間に設けられる第２インバータとを接続する接続線に、キャパシタ側スイッチが設けられており、回転電機への電力入力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも大きい場合には、キャパシタ側スイッチをオン状態とする。また、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合には、キャパシタ側スイッチをオフ状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの残容量を優先的に使用しつつ、キャパシタの残容量が少なくなった場合には、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続させることができる。 When power is input/output between two power sources and a rotating electric machine, if one power source is composed of a capacitor, the capacity of the capacitor is smaller than that of a battery, and the rotating electric machine can be driven using only the capacitor. cannot continue. According to the above configuration, the capacitor-side switch is provided on the connection line that connects the capacitor and the second inverter provided between the capacitor and the rotating electric machine. If the capacitance is greater than the capacitor input threshold, the capacitor side switch is turned on. Further, when the remaining capacity of the capacitor becomes smaller than the capacitor input threshold, the capacitor-side switch is turned off, and the rotating electric machine is continued to be driven using the battery. That is, while the remaining capacity of the capacitor is preferentially used, when the remaining capacity of the capacitor becomes low, the battery is used to continue driving the rotary electric machine. As a result, it is possible to continue driving the rotating electric machine while improving the energy efficiency of the entire system.
第２の手段では、前記回転電機は、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方からの電力により回転駆動し、その回転速度が所定値よりも大きい高回転状態と、前記所定値よりも小さい低回転状態とに切り替え可能であり、前記回転電機の状態が前記高回転状態と前記低回転状態とのいずれであるかを判定する状態判定部と、前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線と、前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線と、を備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第２電力入力状態において、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する。 In the second means, the rotating electric machine is rotationally driven by electric power from at least one of the battery and the capacitor, and has a high rotation state in which the rotation speed is higher than a predetermined value and a low rotation state in which the rotation speed is lower than the predetermined value. a state determination unit that determines whether the state of the rotating electric machine is the high rotation state or the low rotation state; a high potential side of the first inverter and the second inverter; and a low potential side connection line connecting the low potential side of the first inverter and the low potential side of the second inverter, wherein the switching control unit performs switching drive on both the first inverter and the second inverter in the second power input state when the state determination unit determines that the rotation state is the high rotation state, and Power is supplied from a battery to the rotating electric machine.
第１インバータと第２インバータとの高電位側同士、及び低電位側同士が接続されていると、第１インバータ及び第２インバータの両方にスイッチング駆動を実施するＨブリッチ駆動が可能である。Ｈブリッチ駆動では、第１インバータ及び第２インバータの両方のスイッチング駆動により、高回転状態を維持させることができる。上記構成によれば、高回転状態の第２電力入力状態において、Ｈブリッチ駆動によりバッテリから回転電機に電力を供給するため、高回転状態を維持しつつ、回転電機の駆動を継続させることができる。 When the high potential sides and the low potential sides of the first inverter and the second inverter are connected to each other, it is possible to perform H bridge driving in which both the first inverter and the second inverter are switched. In the H bridge drive, the switching drive of both the first inverter and the second inverter can maintain the high rotation state. According to the above configuration, in the second power input state of the high rotation state, electric power is supplied from the battery to the rotating electrical machine by the H bridge driving, so that the rotating electrical machine can continue to be driven while maintaining the high rotation state. .
第３の手段では、前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチを備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する。 In the third means, a battery-side switch is provided on a connection line that connects the battery and the first inverter, and the switching control unit operates when the state determination unit determines that the engine is in the high rotation state. and, in the first power input state, comparing the remaining capacity of the battery with a predetermined battery input threshold, and turning off the battery side switch if the remaining battery capacity is smaller than the battery input threshold. state, switching drive is performed on both the first inverter and the second inverter, power is supplied from the capacitor to the rotating electric machine, and the remaining capacity of the battery is higher than the battery input threshold When it is large, the battery side switch is turned on, switching driving is performed on both the first inverter and the second inverter, and electric power is supplied from the battery and the capacitor to the rotating electric machine.
上記構成によれば、高回転状態の第１電力入力状態において、Ｈブリッチ駆動を維持しながらバッテリの残容量に応じて回転電機への電力供給の方式を切り替えるため、高回転状態を維持しつつ、バッテリの劣化を抑制できる。 According to the above configuration, in the first power input state of the high rotation state, the method of supplying electric power to the rotating electrical machine is switched according to the remaining battery capacity while maintaining the H bridge drive. , the deterioration of the battery can be suppressed.
第４の手段では、前記高電位側接続線と前記低電位側接続線との少なくとも一方に設けられる特定スイッチを備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチをオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、前記第２電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチをオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する。 In the fourth means, a specific switch is provided on at least one of the high-potential side connection line and the low-potential side connection line, and the switching control section determines the low rotation state by the state determination section. in the first power input state, the specific switch is turned off, the upper and lower arm switches of the second inverter are switched, and the upper and lower arm switches of the first inverter are switched. Among them, neutral point driving is performed to keep the switch on the side on which the specific switch is provided, power is supplied from the capacitor to the rotating electrical machine, and in the second power input state, the specific switch is driven. is turned off, the upper and lower arm switches in the first inverter are switched, and among the upper and lower arm switches in the second inverter, the switch on the side where the specific switch is provided is turned on. Maintaining neutral point drive is implemented to supply power from the battery to the rotating electric machine.
高電位側接続線と低電位側接続線との少なくとも一方に特定スイッチが設けられていると、この特定スイッチをオフ状態とすることで、第１インバータと第２インバータとのうち、一方のインバータにスイッチング駆動を実施し、他方のインバータに中性点駆動を実施するＹ結線駆動が可能である。Ｙ結線駆動では、他方のインバータにスイッチング駆動が実施されないため、他方のインバータにおけるスイッチング損失を抑制できる。上記構成によれば、低回転状態において、Ｙ結線駆動により回転電機に電力を供給するため、スイッチング損失の抑制によりシステム全体のエネルギ効率を向上させることができる。 If a specific switch is provided for at least one of the high-potential side connection line and the low-potential side connection line, turning off the specific switch turns off one of the first inverter and the second inverter. Y-connection driving is possible in which switching driving is performed on one inverter and neutral point driving is performed on the other inverter. In the Y-connection drive, switching drive is not performed in the other inverter, so switching loss in the other inverter can be suppressed. According to the above configuration, since power is supplied to the rotating electric machine by Y-connection driving in a low rotation state, it is possible to improve the energy efficiency of the entire system by suppressing switching loss.
第５の手段では、前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチと、前記高電位側接続線に設けられる高電位側スイッチと、前記低電位側接続線に設けられる低電位側スイッチと、を備え、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期する逆位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する。 In the fifth means, a battery side switch provided on a connection line connecting the battery and the first inverter, a high potential side switch provided on the high potential side connection line, and a high potential side switch provided on the low potential side connection line and a low-potential-side switch, wherein the switching control unit changes the remaining capacity of the battery and a predetermined When the remaining battery capacity is smaller than the battery input threshold, the battery side switch is turned off, and the high potential side switch and the low potential side switch are turned on. state, switching drive is performed on both the first inverter and the second inverter, power is supplied from the capacitor to the rotating electric machine, and the remaining capacity of the battery is higher than the battery input threshold When it is larger, the battery side switch is turned on, the high potential side switch and the low potential side switch are turned off, switching driving is performed on the first inverter, and each of the second inverters Implementing anti-phase switching drive in which the top arm switch of the first inverter is synchronized with the bottom arm switch of the second inverter and the bottom arm switch of the first inverter is synchronized with the top arm switch of the second inverter in phase Then, power is supplied from the battery and the capacitor to the rotating electric machine.
高電位側接続線と低電位側接続線との両方にスイッチが設けられていると、これらのスイッチをオフ状態とすることでバッテリとキャパシタとを直列に接続できる。この場合には、バッテリ及びキャパシタからの電力により高回転状態を維持させることができる。上記構成によれば、高回転状態を維持しつつ、バッテリ及びキャパシタを用いて長期間にわたって回転電機へ電力供給を維持することができ、回転電機への電力供給の方式の切り替えにより発生する損失を抑制できる。 If switches are provided on both the high potential side connection line and the low potential side connection line, the battery and the capacitor can be connected in series by turning off these switches. In this case, the power from the battery and the capacitor can be used to maintain the high rotation state. According to the above configuration, it is possible to maintain power supply to the rotating electric machine for a long period of time using the battery and the capacitor while maintaining the high rotation state, and reduce the loss caused by switching the power supply method to the rotating electric machine. can be suppressed.
第６の手段では、前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、前記第２電力入力状態において、前記バッテリの残容量と前記バッテリ入力時閾値とを比較し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとの少なくとも一方のスイッチである特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうちの少なくとも一方をオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給し、前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチ及び前記キャパシタ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとをオフ状態にして、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期する同位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリの電力で前記キャパシタを充電する。 In the sixth means, when the state determination unit determines that the rotation state is the low rotation state, the switching control unit, in the second power input state, determines the remaining capacity of the battery and the battery input time threshold value. is compared, and when the remaining battery capacity is smaller than the battery input threshold, the battery side switch is turned on, and at least one of the high potential side switch and the low potential side switch A neutral point that turns off a certain switch, performs switching drive on the upper and lower arm switches in the first inverter, and maintains at least one of the upper and lower arm switches in the second inverter in the on state. Driving is performed to supply electric power from the battery to the rotating electrical machine, and when the remaining capacity of the battery is greater than the battery input threshold, the battery side switch and the capacitor side switch are turned on. turning off the high-side switch and the low-side switch to cause the second inverter to synchronize the upper arm switch of the first inverter with the upper arm switch of the second inverter in each phase; The lower arm switch of the first inverter implements an in-phase switching drive synchronized with the lower arm switch of the second inverter to charge the capacitor with the power of the battery.
高電位側接続線と低電位側接続線との両方にスイッチが設けられていると、これらのスイッチをオフ状態とすることでバッテリとキャパシタとを並列に接続できる。この場合には、バッテリの電力によりキャパシタを充電することができる。上記構成によれば、低回転状態にバッテリの電力によりキャパシタを充電するため、キャパシタの使用頻度を高めることができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。 If switches are provided on both the high potential side connection line and the low potential side connection line, the battery and the capacitor can be connected in parallel by turning off these switches. In this case, the power of the battery can charge the capacitor. According to the above configuration, since the capacitor is charged with the electric power of the battery in the low rotation state, the frequency of use of the capacitor can be increased, and the energy efficiency of the entire system can be improved.
第７の手段では、前記切替制御部は、前記回転電機から前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ出力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも小さい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記回転電機から前記キャパシタに電力を供給する第１電力出力状態に切り替え、前記第１電力出力状態において前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも大きくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記回転電機から前記バッテリに電力を供給する第２電力出力状態に切り替える。 In a seventh means, the switching control unit, in a power output state in which power is output from the rotating electric machine to at least one of the battery and the capacitor, determines the remaining capacity of the capacitor and a predetermined capacitor output threshold. When the remaining capacity of the capacitor is smaller than the capacitor output threshold, the capacitor side switch is turned on to switch to a first power output state in which power is supplied from the rotating electric machine to the capacitor, and A second power output that supplies power from the rotating electric machine to the battery by turning off the capacitor-side switch when the remaining capacity of the capacitor is greater than the capacitor output threshold in the first power output state. switch to state.
上記構成によれば、回転電機からの電力出力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さい場合には、キャパシタ側スイッチをオン状態とする。この状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さくなった場合には、キャパシタ側スイッチをオフ状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの充電を優先しつつ、キャパシタの残容量が多くなった場合には、バッテリを用いて回転電機からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタの優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。 According to the above configuration, the capacitor-side switch is turned on when the remaining capacity of the capacitor is smaller than the capacitor output threshold in the power output state from the rotating electric machine. In this state, when the remaining capacity of the capacitor becomes smaller than the capacitor output threshold, the capacitor-side switch is turned off, and the rotating electric machine is continued to be driven using the battery. That is, while giving priority to charging the capacitor, when the remaining capacity of the capacitor becomes large, the battery is used to continue power recovery from the rotating electric machine. Thereby, the energy efficiency of the entire system can be improved while maintaining the preferential use of the capacitor.
第８の手段では、多相の巻線を有する回転電機と、前記回転電機との間で電力の入出力を行うバッテリ及びキャパシタと、を備える回転電機システムに適用される駆動システムであって、前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータと、前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータと、前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチと、前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部と、を備える。 An eighth means is a drive system applied to a rotating electric machine system comprising a rotating electric machine having multiphase windings and a battery and a capacitor for inputting and outputting electric power to and from the rotating electric machine, Each phase has an upper arm switch and a lower arm switch connected in series and connected to the battery, and the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is the first end of the two ends of the winding of each phase. and an upper arm switch and a lower arm switch connected in series with the capacitor, and a connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is connected to each of the phases. from at least one of a second inverter connected to a second end of the two ends of the winding, a battery-side switch provided on a connection line connecting the battery and the first inverter, and the battery and the capacitor In a power input state in which electric power is input to the rotating electrical machine, the remaining capacity of the capacitor is compared with a predetermined capacitor input threshold, and if the remaining capacity of the capacitor is greater than the capacitor input threshold, the battery The battery side switch is turned off to switch to a first power input state in which power is supplied from the capacitor to the rotating electric machine, and when the remaining capacity of the capacitor becomes smaller than the capacitor input threshold, the battery side switch is turned off. a switching control unit for switching to a second power input state in which power is supplied from the battery to the rotating electrical machine by turning on the power supply.
２つの電源と回転電機との間で電力の入出力を行う場合に、１つの電源がキャパシタで構成されていると、キャパシタはバッテリに比べて容量が小さく、キャパシタのみを用いて回転電機の駆動を継続させることができない。上記構成によれば、バッテリと、バッテリ及び回転電機の間に設けられる第１インバータとを接続する接続線に、バッテリ側スイッチが設けられており、回転電機への電力入力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも大きい場合には、バッテリ側スイッチをオフ状態とする。この状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合には、バッテリ側スイッチをオン状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの残容量を優先的に使用しつつ、キャパシタの残容量が少なくなった場合には、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機の駆動を継続させることができる。 When power is input/output between two power sources and a rotating electric machine, if one power source is composed of a capacitor, the capacity of the capacitor is smaller than that of a battery, and the rotating electric machine can be driven using only the capacitor. cannot continue. According to the above configuration, the battery-side switch is provided on the connection line connecting the battery and the first inverter provided between the battery and the rotating electric machine, and when the electric power is input to the rotating electric machine, the residual capacity of the capacitor is reduced. If the capacitance is greater than the capacitor input threshold, the battery side switch is turned off. In this state, when the remaining capacity of the capacitor becomes smaller than the capacitor input threshold, the battery side switch is turned on to continue driving the rotary electric machine using the battery. That is, while the remaining capacity of the capacitor is preferentially used, when the remaining capacity of the capacitor becomes low, the battery is used to continue driving the rotary electric machine. As a result, it is possible to continue driving the rotating electric machine while improving the energy efficiency of the entire system.
第９の手段では、前記切替制御部は、前記回転電機から前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ出力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記回転電機から前記キャパシタに電力を供給する第１電力出力状態に切り替え、前記第１電力出力状態において前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ出力時閾値よりも大きくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記回転電機から前記バッテリに電力を供給する第２電力出力状態に切り替える。 In the ninth means, the switching control unit, in a power output state in which power is output from the rotating electric machine to at least one of the battery and the capacitor, determines the remaining capacity of the capacitor and a predetermined capacitor output threshold. When the remaining capacity of the capacitor is smaller than the capacitor output threshold, the battery side switch is turned off to switch to a first power output state in which power is supplied from the rotating electric machine to the capacitor, and A second power output that supplies power from the rotating electrical machine to the battery by turning on the battery-side switch when the remaining capacity of the capacitor is greater than the capacitor output threshold in the first power output state. switch to state.
上記構成によれば、回転電機からの電力出力状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さい場合には、バッテリ側スイッチをオフ状態とする。この状態において、キャパシタの残容量がキャパシタ出力時閾値よりも小さくなった場合には、バッテリ側スイッチをオン状態とし、バッテリを用いて回転電機の駆動を継続させる。つまり、キャパシタの充電を優先しつつ、キャパシタの残容量が多くなった場合には、バッテリを用いて回転電機からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタの優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。 According to the above configuration, when the remaining capacity of the capacitor is smaller than the capacitor output threshold in the power output state from the rotating electric machine, the battery side switch is turned off. In this state, when the remaining capacity of the capacitor becomes smaller than the capacitor output threshold, the battery side switch is turned on to continue driving the rotary electric machine using the battery. That is, while giving priority to charging the capacitor, when the remaining capacity of the capacitor becomes large, the battery is used to continue power recovery from the rotating electric machine. Thereby, the energy efficiency of the entire system can be improved while maintaining the preferential use of the capacitor.
（第１実施形態）
以下、本発明に係る駆動システムを、車載の回転電機システム１００に適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
A first embodiment in which a drive system according to the present invention is applied to an in-vehicle rotary
図１に示すように、本実施形態に係る駆動システム７０は、回転電機１０と、第１インバータ２０と、第２インバータ３０と、回転電機１０を制御対象とする制御装置５０と、を備えている。
As shown in FIG. 1, a
回転電機１０は、力行駆動及び回生駆動の機能を有し、具体的には、ＭＧ（Motor Generator）である。回転電機１０は、バッテリ４０及びキャパシタ４２との間で電力の入出力を行うものである。具体的には、力行駆動時には、バッテリ４０及びキャパシタ４２から入力される電力により回転駆動し、車両に推進力を付与し、回生駆動時には、車両の減速エネルギを用いて発電を行い、バッテリ４０及びキャパシタ４２に電力を出力する。
The rotary
回転電機１０は、オープンデルタ型の３相の巻線１１を有する。巻線１１は、Ｕ相、Ｖ相、及び、Ｗ相の各相に対応した多相巻線である。各相の巻線１１は、直列に接続された第１巻線部１２と第２巻線部１３とを含む。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。
The rotating
回転電機１０の各相の巻線１１の一端は、第１インバータ２０を介して、バッテリ４０に接続されている。バッテリ４０は、充放電可能な蓄電池であり、例えば複数のリチウムイオン蓄電池が直列接続された組電池である。なお、バッテリ４０は、他の種類の蓄電池であってもよい。
One end of each phase winding 11 of the rotating
第１インバータ２０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ２２（２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相上、上アームスイッチ２２と下アームスイッチ２３の接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１１の第１端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ２２，２３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ２２，２３には、フリーホイールダイオード２４が逆並列にそれぞれ接続されている。
The
また、回転電機１０の各相の巻線１１の他端は、第２インバータ３０を介して、キャパシタ４２に接続されている。キャパシタ４２は、充放電可能な蓄電装置であり、例えば電解コンデンサである。
The other end of each phase winding 11 of the rotating
第２インバータ３０は、高電位側のスイッチング素子である上アームスイッチ３２（３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ）、及び低電位側のスイッチング素子である下アームスイッチ３３（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）の直列接続体が、並列に接続されて構成されている。各相上、上アームスイッチ３２と下アームスイッチ３３の接続点には、回転電機１０の対応する相の巻線１１の第２端が接続されている。なお、本実施形態では、スイッチ３２，３３として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的にはＩＧＢＴを用いている。各スイッチ３２，３３には、フリーホイールダイオード３４が逆並列にそれぞれ接続されている。
The
バッテリ４０の高電位側と第１インバータ２０の高電位側とは、第１電源線ＬＥ１により接続されており、バッテリ４０の低電位側と第１インバータ２０の低電位側とは、第１接地線ＬＧ１により接続されている。また、第１インバータ２０の高電位側と第２インバータ３０の高電位側とは、高電位側接続線ＬＵにより接続されており、第１インバータ２０の低電位側と第２インバータ３０の低電位側とは、低電位側接続線ＬＤにより接続されている。さらに、第２インバータ３０の高電位側とキャパシタ４２の高電位側とは、第２電源線ＬＥ２により接続されており、第２インバータ３０の低電位側とキャパシタ４２の低電位側とは、第２接地線ＬＧ２により接続されている。これにより、第１インバータ２０は、第２インバータ３０を介してキャパシタ４２に接続され、第２インバータ３０は、第１インバータ２０を介してバッテリ４０に接続される。
The high potential side of the
高電位側接続線ＬＵに高電位側スイッチとしての第１切替スイッチ６０が設けられており、低電位側接続線ＬＤに低電位側スイッチとしての第２切替スイッチ６２が設けられている。また、第２電源線ＬＥ２にキャパシタ側スイッチとしての第３切替スイッチ６４が設けられており、第１電源線ＬＥ１にバッテリ側スイッチとしての第４切替スイッチ６６が設けられている。本実施形態では、これらのスイッチ６０～６６として、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはＩＧＢＴが用いられている。なお、本実施形態において、第１切替スイッチ６０及び第２切替スイッチ６２が「特定スイッチ」の一例である。
A
制御装置５０は、回転電機１０の力行または回生が行われる駆動時に、バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔを検出する第１電圧センサ５１、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐを検出する第２電圧センサ５２、回転電機１０の各相の巻線１１に流れる電流を検出する相電流センサ５３、及び回転電機１０の回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ５４等から検出値を取得する。制御装置５０は、取得した検出値に基づき、回転電機１０の制御量をその指令値に制御すべく、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を制御する。制御量は、例えばトルクＴＥである。
The
具体的には、制御装置５０は、第１インバータ２０の制御において、デッドタイムを挟みつつスイッチ２２，２３を交互にオン状態（閉状態）とすべく、スイッチ２２，２３それぞれに対応する第１駆動信号ＳＧ１を、スイッチ２２，２３に出力する。第１駆動信号ＳＧ１は、スイッチ２２，２３のオン状態への切り替えを指示するオン指令と、オフ状態（開状態）への切り替えを指示するオフ指令とのいずれかをとる。第２インバータ３０の制御についても同様である。
Specifically, in controlling the
また、制御装置５０は、取得した検出値に基づいて、回転電機１０の状態を判定する。回転電機１０の状態は、例えば高回転状態や低回転状態である。そして、判定した状態に基づいて、第１，第２切替スイッチ６０，６２を切替操作すべく、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２を生成し、生成した第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２を第１，第２切替スイッチ６０，６２に出力する。制御装置５０は、生成した第１，第２切替スイッチ６０，６２に対応するように、第１，第２駆動信号ＳＧ１，ＳＧ２を生成する。
Further, the
さらに、制御装置５０は、取得したバッテリ４０の電圧Ｖｂａｔに基づいて、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔを算出し、取得したキャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐに基づいて、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを算出する。そして、算出した残容量Ｃｂａｔに基づいて、第３切替スイッチ６４を切替操作すべく、第３切替信号ＳＣ３を生成し、生成した第３切替信号ＳＣ３を第３切替スイッチ６４に出力する。また、算出した残容量Ｃｂａｔに基づいて、第４切替スイッチ６６を切替操作すべく、第４切替信号ＳＣ４を生成し、生成した第４切替信号ＳＣ４を第４切替スイッチ６６に出力する。
Further, the
例えば、回転電機１０が高回転状態である場合、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオン指令とする。これにより、第１，第２切替スイッチ６０，６２がオン状態に切り替えられ、第１インバータ２０及び第２インバータ３０がＨブリッジ駆動される。Ｈブリッジ駆動では、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の等しい相において、一方の上アームスイッチと他方の下アームスイッチが同期するように、ＰＷＭ駆動により第１インバータ２０及び第２インバータ３０が制御される。ＰＷＭ駆動は、回転電機１０への出力電圧の目標値である目標電圧と、三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づいて、各相の上，下アームスイッチの状態を制御する駆動である。なお、本実施形態において、ＰＷＭ駆動が「スイッチング駆動」に相当する。
For example, when the rotary
本実施形態では、Ｈブリッジ駆動により回転電機１０に電力を供給する電力供給モードとして、Ｂ－Ｈモード、Ｃ－Ｈモードに切り替え可能である。Ｂ－Ｈモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオフ指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオフ状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオン状態に切り替えられ、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
In this embodiment, it is possible to switch between the BH mode and the CH mode as power supply modes for supplying power to the rotating
図２に、Ｂ－Ｈモードにおける電流経路を示す。図２に示す例では、第１インバータ２０のＵ相の上アームスイッチ２２Ａと第２インバータ３０のＵ相の下アームスイッチ３３Ａ、第１インバータ２０のＶ相の下アームスイッチ２３Ｂと第２インバータ３０のＶ相の上アームスイッチ３２Ｂ、第１インバータ２０のＷ相の下アームスイッチ２３Ｃと第２インバータ３０のＷ相の上アームスイッチ３２Ｃが同期するように制御され、これにより矢印ＩＨ１～ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。なお、図２では、電圧センサ５１，５２や相電流センサ５３等の記載が省略されている。図３～７についても同様である。
FIG. 2 shows current paths in the BH mode. In the example shown in FIG. 2 , the U-phase
Ｃ－Ｈモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオン状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオフ状態に切り替えられ、Ｈブリッジ駆動によりキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In the CH mode, the third switching signal SC3 is used as an ON command, and the fourth switching signal SC4 is used as an OFF command. As a result, the
図３に、Ｃ－Ｈモードにおける電流経路を示す。図３に示す例では、第１インバータ２０のＵ相の下アームスイッチ２３Ａと第２インバータ３０のＵ相の上アームスイッチ３２Ａ、第１インバータ２０のＶ相の上アームスイッチ２２Ｂと第２インバータ３０のＶ相の下アームスイッチ３３Ｂ、第１インバータ２０のＷ相の上アームスイッチ２２Ｃと第２インバータ３０のＷ相の下アームスイッチ３２Ｃが同期するように制御され、これにより矢印ＩＨ１～ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
FIG. 3 shows current paths in CH mode. In the example shown in FIG. 3 , the U-phase
また例えば、回転電機１０が低回転状態である場合、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とする。これにより、第１，第２切替スイッチ６０，６２がオフ状態に切り替えられ、第１インバータ２０及び第２インバータ３０がＹ結線駆動される。Ｙ結線駆動は、回転電機１０が低回転状態である場合に限られない。Ｙ結線駆動では、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の一方をＰＷＭ駆動により制御するとともに、他方を中性点駆動する。ここで、中性点駆動とは、該当するインバータの上アームスイッチと下アームスイッチとの少なくとも一方をオン状態に維持する駆動である。中性点駆動により、該当するインバータが中性点化され、回転電機１０がＹ結線される。なお、本実施形態において、Ｙ結線駆動が「中性点駆動」に相当する。
Further, for example, when the rotary
本実施形態では、Ｙ結線駆動により回転電機１０に電力を供給する電力供給モードとして、Ｂ－Ｙモード、Ｃ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードに切り替え可能である。Ｂ－Ｙモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオフ指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオフ状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオン状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
In this embodiment, the power supply mode for supplying power to the rotary
図４に、Ｂ－Ｙモードにおける電流経路を示す。Ｂ－Ｙモードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０がＰＷＭ駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０が中性点駆動される。図４に示す例では、第２インバータ３０の上アームスイッチ３２がオン状態に維持されるとともに、下アームスイッチ３３がオフ状態に維持され、これにより矢印ＩＨ１～ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
FIG. 4 shows current paths in the BY mode. In the BY mode, the
Ｃ－Ｙモードでは、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とする。これにより、第３切替スイッチ６４がオン状態に切り替えられるとともに、第４切替スイッチ６６がオフ状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In the CY mode, the third switching signal SC3 is used as an ON command, and the fourth switching signal SC4 is used as an OFF command. As a result, the
図５に、Ｃ－Ｙモードにおける電流経路を示す。Ｃ－Ｙモードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０が中性点駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０がＰＷＭ駆動される。図５に示す例では、第２インバータ３０の上アームスイッチ２２がオン状態に維持されるとともに、下アームスイッチ２３がオフ状態に維持され、これにより矢印ＩＨ１～ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
FIG. 5 shows current paths in the CY mode. In the CY mode, the
Ｂ－Ｙ充電モードでは、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３，第４切替スイッチ６４，６６がオン状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
In the BY charging mode, the third and fourth switching signals SC3 and SC4 are ON commands. As a result, the third and fourth selector switches 64 and 66 are switched to the ON state, and electric power is supplied from the
図６に、Ｂ－Ｙ充電モードにおける電流経路を示す。Ｂ－Ｙ充電モードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０がＰＷＭ駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０が同位相スイッチング駆動される。ここで、同位相スイッチング駆動とは、各相において第１インバータ２０の上アームスイッチ２２が第２インバータ３０の上アームスイッチ３２と同期し、且つ第１インバータ２０の下アームスイッチ２３が第２インバータ３０の下アームスイッチ３３と同期する駆動である。これにより矢印ＩＨ１～ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
FIG. 6 shows current paths in the BY charging mode. In the BY charging mode, the
図６に示すように、矢印ＩＨ２～ＩＨ３で示す経路で流れる電流は、キャパシタ４２の高電位側から低電位側へと流れ、これによりキャパシタ４２が充電される。つまり、Ｂ－Ｙ充電モードでは、回転電機１０の力行駆動中に、バッテリ４０の電力でキャパシタ４２が充電される。
As shown in FIG. 6, the current flowing through the paths indicated by arrows IH2 to IH3 flows from the high potential side to the low potential side of
２Ｙモードでは、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第３，第４切替スイッチ６４，６６がオン状態に切り替えられ、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
In the 2Y mode, the third and fourth switching signals SC3 and SC4 are turned on. As a result, the third and fourth selector switches 64 and 66 are switched to the ON state, and electric power is supplied from the
図７に、２Ｙモードにおける電流経路を示す。２Ｙモードでは、バッテリ４０側の第１インバータ２０がＰＷＭ駆動されるとともに、キャパシタ４２側の第２インバータ３０が逆位相スイッチング駆動される。ここで、逆位相スイッチング駆動とは、各相において第１インバータ２０の上アームスイッチ２２が第２インバータ３０の下アームスイッチ３３と同期し、且つ第１インバータ２０の下アームスイッチ２３が第２インバータ３０の上アームスイッチ３２と同期する駆動である。これにより矢印ＩＨ１～ＩＨ３で示す経路で電流が流れる。
FIG. 7 shows current paths in the 2Y mode. In the 2Y mode, the
図７に示すように、矢印ＩＨ２～ＩＨ３で示す経路で流れる電流は、キャパシタ４２の低電位側から高電位側へと流れ、これによりキャパシタ４２が放電される。つまり、２Ｙモードでは、Ｙ結線駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
As shown in FIG. 7, the current flowing through the paths indicated by arrows IH2 to IH3 flows from the low potential side to the high potential side of
ところで、本実施形態の駆動システム７０では、回転電機１０に電力を供給する２つの電源のうち、一方にキャパシタ４２が用いられている。キャパシタ４２は、バッテリ４０に比べて内部抵抗が小さい。そのため、キャパシタ４２を用いることで、内部抵抗による電力損失を低減することができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
By the way, in the
その一方、キャパシタ４２は、バッテリ４０に比べて容量が小さく、キャパシタ４２を用いて回転電機１０を駆動可能な期間が短い。そのため、回転電機１０を力行駆動する場合に、キャパシタ４２による駆動継続が不可になるとバッテリ４０による駆動への切り替えが強いられる。回転電機１０の駆動中にこの切り替えができない場合には、回転電機１０の駆動を継続させるためにバッテリ４０による駆動を優先させることとなるが、バッテリ４０による駆動を優先させるとエネルギ効率を向上させることができない。
On the other hand,
本実施形態の駆動システム７０は、第３切替スイッチ６４を備えており、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐに基づいて第３切替スイッチ６４のオンオフ状態を切り替える切替制御処理を実施する。切替制御処理において、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値としての第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、第３切替スイッチ６４をオン状態とし、キャパシタ４２から回転電機１０に電力を供給するＣ－Ｈモード、Ｃ－Ｙモード、２Ｙモードに切り替える。これにより、キャパシタ４２に蓄えられた残容量Ｃｃａｐを優先的に使用して、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。なお、本実施形態において、Ｃ－Ｈモード、Ｃ－Ｙモード、２Ｙモードは、「第１電力入力状態」の一例である。
The
また、上記Ｃ－Ｈモード、Ｃ－Ｙモード、２Ｙモードにおける電力供給中に、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなった場合には、第３切替スイッチ６４をオフ状態とし、バッテリ４０から回転電機１０に電力を供給するＢ－Ｈモード、Ｂ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モードに切り替える。これにより、回転電機１０の駆動中に電力供給モードを切り替え、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させることができる。その結果、駆動システム７０において、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。なお、本実施形態において、Ｂ－Ｈモード、Ｂ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モードは、「第２電力入力状態」の一例である。
Further, when the remaining capacity Ccap of the
図８，９に本実施形態の切替制御処理のフローチャートを示す。図８は、回転電機１０の力行駆動中、つまり、バッテリ４０とキャパシタ４２との少なくとも一方から回転電機１０に電力が入力される電力入力状態において、制御装置５０により所定周期で繰り返し実施される放電時切替制御処理である。
8 and 9 show flowcharts of the switching control process of this embodiment. FIG. 8 shows a discharge that is repeatedly performed by the
放電時切替制御処理を開始すると、まずステップＳ１０において、回転電機１０の状態が低回転状態であるかを判定する。回転電機１０の状態は、高回転状態と低回転状態とに切り替え可能であり、回転電機１０の回転速度ＮＥが閾値速度Ｎｔｇよりも大きい高回転域ＮＨ（図１０参照）に属する場合に、高回転状態となる。また、回転電機１０の回転速度ＮＥが閾値速度Ｎｔｇよりも小さい低回転域ＮＬに属する場合に、低回転状態となる。図１０に、回転速度ＮＥとトルクＴＥとの関係を示す。図１０に示すように、閾値速度ＮｔｇはトルクＴＥ毎に予め定められており、この閾値速度Ｎｔｇに基づいて、回転電機１０の状態が判定される。なお、本実施形態において、閾値速度Ｎｔｇが「所定値」に相当し、ステップＳ１０の処理が「状態判定部」に相当する。
When the discharge switching control process is started, first, in step S10, it is determined whether the state of the rotating
ステップＳ１０で肯定判定すると、ステップＳ１２において、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも大きいかを判定する。具体的には、残容量Ｃｃａｐの算出に用いるキャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいかを判定する。ここで、第１閾値電圧Ｖｔｈ１は、キャパシタ４２のみを用いて回転電機１０を力行駆動可能な最低電圧に設定されている。
If an affirmative determination is made in step S10, it is determined in step S12 whether the remaining capacity Ccap of the
キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも大きく、キャパシタ４２のみを用いて回転電機１０に電力供給可能であることから、ステップＳ１２で肯定判定する。この場合、ステップＳ１４において、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第３切替スイッチ６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ１６において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオフ指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオフ状態に切り替える。
When the voltage Vcap of the
続くステップＳ１８において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ－Ｙモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用してキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In subsequent step S18, the
一方、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さい場合、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも小さく、キャパシタ４２のみを用いて回転電機１０に電力供給できないことから、ステップＳ１２で否定判定する。この場合、ステップＳ２０において、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも大きいかを判定する。具体的には、残容量Ｃｂａｔの算出に用いるバッテリ４０の電圧Ｖｂａｔが、バッテリ入力時閾値としての第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいかを判定する。ここで、第２閾値電圧Ｖｔｈ２は、バッテリ４０のみを用いて車両を退避位置等に移動させることが可能な電圧に設定されている。
On the other hand, when the voltage Vcap of the
バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい場合、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも大きく、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔに余裕があることから、ステップＳ２０で肯定判定する。この場合、ステップＳ２２において、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とし、第３，第４切替スイッチ６４，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ２４において、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とし、第１，第２切替スイッチ６０，６２をオフ状態に切り替える。
When the voltage Vbat of the
続くステップＳ２６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ－Ｙ充電モードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、バッテリ４０から回転電機１０に電力が供給されるとともに、余裕があるバッテリ４０の残容量Ｃｂａｔを用いてキャパシタ４２を充電できる。
In the following step S26, the
バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい場合、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも小さく、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔに余裕がないことから、ステップＳ２０で否定判定する。この場合、ステップＳ２８において、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とし、第４切替スイッチ６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ３０において、第１～第３切替信号ＳＣ１～ＳＣ３をオフ指令とし、第１～第３切替スイッチ６０～６４をオフ状態に切り替える。
If the voltage Vbat of the
続くステップＳ３２において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ－Ｙモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔの消費を抑制しつつ、バッテリ４０から回転電機１０に電力が供給される。
In the subsequent step S32, the
一方、ステップＳ１０で否定判定すると、ステップＳ４２において、ステップＳ１２と同様に、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値よりも大きいかを判定する。ステップＳ４２で否定判定すると、ステップＳ４４において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ４６において、第３切替信号ＳＣ３オフ指令とし、第３切替スイッチ６４をオフ状態に切り替える。なお、本実施形態において、ステップＳ１２，Ｓ４２の処理が「切替制御部」に相当する。
On the other hand, if a negative determination is made in step S10, it is determined in step S42 whether or not the remaining capacity Ccap of the
続くステップＳ４８において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ－Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、バッテリ４０から回転電機１０に電力が供給され、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少ない場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させることができる。
In subsequent step S48, the
ステップＳ４２で肯定判定すると、ステップＳ５０において、ステップＳ２０と同様に、バッテリ４０の残容量Ｃｂａｔがバッテリ入力時閾値よりも大きいかを判定する。ステップＳ５０で否定判定すると、ステップＳ５２において、第１～第３切替信号ＳＣ１～ＳＣ３をオン指令とし、第１～第３切替スイッチ６０～６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ５４において、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とし、第４切替スイッチ６６をオフ状態に切り替える。
If an affirmative determination is made in step S42, it is determined in step S50 whether the remaining capacity Cbat of the
続くステップＳ５６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ－Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用してキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In the subsequent step S56, the
ステップＳ５０で肯定判定すると、ステップＳ５８において、第３，第４切替信号ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とし、第３，第４切替スイッチ６４，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ６０において、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とし、第１，第２切替スイッチ６０，６２をオフ状態に切り替える。
If an affirmative determination is made in step S50, in step S58, the third and fourth switching signals SC3 and SC4 are turned on to switch the third and
続くステップＳ６２において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｙモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、高回転状態において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０におけるスイッチング損失を抑制しつつ、バッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力を供給できる。
In subsequent step S62, the
また、図９は、回転電機１０の回生駆動中、つまり、回転電機１０からバッテリ４０とキャパシタ４２との少なくとも一方に電力が出力される電力出力状態において、制御装置５０により所定周期で繰り返し実施される充電時切替制御処理である。
FIG. 9 is repeatedly performed by the
充電時切替制御処理を開始すると、まずステップＳ７０において、回転電機１０の状態が低回転状態であるかを判定する。ステップＳ７０で肯定判定すると、ステップＳ７１において、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ出力時閾値よりも小さいかを判定する。具体的には、残容量Ｃｃａｐの算出に用いるキャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが、キャパシタ出力時閾値としての基準電圧Ｖｋよりも小さいかを判定する。ここで、基準電圧Ｖｋは、キャパシタ４２を満充電した場合における電圧に設定されている。
When the switching control process during charging is started, first, in step S70, it is determined whether the state of the rotary
キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも小さい場合、キャパシタ４２は満充電状態ではなく、キャパシタ４２を充電可能であることから、ステップＳ７０で肯定判定する。この場合、ステップＳ７２において、第３切替信号ＳＣ３をオン指令とし、第３切替スイッチ６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ７４において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオフ指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオフ状態に切り替える。
If the voltage Vcap of the
続くステップＳ７６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ－Ｙモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からキャパシタ４２に優先的に電力が供給される。
In the subsequent step S76, the
一方、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋである場合、キャパシタ４２は満充電状態であり、キャパシタ４２を充電できないことから、ステップＳ７０で否定判定する。この場合、ステップＳ７８において、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とし、第４切替スイッチ６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ８０において、第１～第３切替信号ＳＣ１～ＳＣ３をオフ指令とし、第１～第３切替スイッチ６０～６４をオフ状態に切り替える。
On the other hand, if the voltage Vcap of the
続くステップＳ８２において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ－Ｙモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からバッテリ４０に電力が供給され、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが多い場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させることができる。
In the subsequent step S82, the
一方、ステップＳ７０で否定判定すると、ステップＳ８４において、ステップＳ７１と同様に、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐがキャパシタ出力時閾値よりも小さいかを判定する。ステップＳ８４で否定判定すると、ステップＳ８６において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ８８において、第３切替信号ＳＣ３オフ指令とし、第３切替スイッチ６４をオフ状態に切り替える。
On the other hand, if a negative determination is made in step S70, it is determined in step S84 whether the remaining capacity Ccap of the
続くステップＳ９０において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ－Ｈモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、高回転状態において、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させることができる。なお、本実施形態において、Ｂ－Ｈモード、Ｂ－Ｙモードは、「第２電力出力状態」の一例である。
In the subsequent step S90, the
ステップＳ８４で肯定判定すると、ステップＳ９２において、第１～第３切替信号ＳＣ１～ＳＣ３をオン指令とし、第１～第３切替スイッチ６０～６４をオン状態に切り替える。続くステップＳ９４において、第４切替信号ＳＣ４をオフ指令とし、第４切替スイッチ６６をオフ状態に切り替える。
If an affirmative determination is made in step S84, in step S92, the first to third switching signals SC1 to SC3 are turned on to switch the first to third switching switches 60 to 64 to the ON state. In subsequent step S94, the fourth changeover signal SC4 is set to an OFF command, and the
続くステップＳ９６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＣ－Ｈモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、高回転状態において、回転電機１０からキャパシタ４２に優先的に電力が供給される。なお、本実施形態において、Ｃ－Ｈモード、Ｃ－Ｙモードは、「第１電力出力状態」の一例である。
In subsequent step S96, the
続いて、図１１に、放電時切替制御処理における電力供給モードの推移を示す。ここで、図１１（Ａ）は、回転電機１０の低回転状態における電力供給モードの推移を示し、図１１（Ｂ）は、回転電機１０の高回転状態における電力供給モードの推移を示す。図１１（Ａ），（Ｂ）において、（ａ）は、車両のＩＧスイッチの状態の推移を示し、（ｂ）は、回転電機１０の回転速度ＮＥの推移を示し、（ｃ）は、キャパシタ４２の電圧Ｖｃａｐの推移を示し、（ｄ）は、バッテリ４０の電圧Ｖｂａｔの推移を示し、（ｅ）は、電力供給モードの推移を示す。
Next, FIG. 11 shows transition of the power supply mode in the switching control process during discharge. Here, FIG. 11A shows transition of the power supply mode in the low rotation state of the rotary
図１１（Ａ）に示すように、車両の起動前において、キャパシタ４２は完全に放電されており、電圧Ｖｃａｐは第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さいゼロとなっている。また、バッテリ４０には、バッテリ入力時閾値よりも多くの残容量Ｃｂａｔが充電されており、電圧Ｖｂａｔは第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい第１初期電圧Ｖｓ１となっている。
As shown in FIG. 11A, before the vehicle is started, the
時刻ｔ１に車両のＩＧスイッチがオン状態に切り替わり、車両が起動されると、回転電機１０の状態は低回転状態となる。この場合、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さく、且つ電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいことから、電力供給モードがＢ－Ｙ充電モードとなる。
When the IG switch of the vehicle is switched to the ON state at time t1 and the vehicle is started, the state of the rotary
Ｂ－Ｙ充電モードは、キャパシタ４２が満充電となるまで継続される。そして、時刻ｔ２にキャパシタ４２が満充電となり、電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋとなると、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きくなることから、電力供給モードがＣ－Ｙモードに切り替わる。内部抵抗が小さいキャパシタ４２から優先的に放電させることで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
The BY charge mode continues until
Ｃ－Ｙモードは、残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値となるまで継続される。そして、時刻ｔ３に残容量Ｃｃａｐがキャパシタ入力時閾値となり、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなると、時刻ｔ３において電圧Ｖｂａｔは第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいことから、電力供給モードが再びＢ－Ｙ充電モードに切り替わる。Ｂ－Ｙ充電モードに切り替わることで、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させることができる。
The CY mode continues until the remaining capacity Ccap reaches the capacitor input threshold. Then, at time t3, when the remaining capacity Ccap becomes the capacitor input threshold and the voltage Vcap becomes lower than the first threshold voltage Vth1, the voltage Vbat is higher than the second threshold voltage Vth2 at time t3. Switch to BY charging mode. By switching to the BY charging mode, even when the remaining capacity Ccap of the
時刻ｔ３からのＢ－Ｙ充電モードにおいて、その後の時刻ｔ５にキャパシタ４２が満充電となる前の時刻ｔ４に、電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくなる。そのため、時刻ｔ５に、キャパシタ４２が満充電となって電力供給モードがＣ－Ｙモードに切り替わり、その後の時刻ｔ６に、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなると、電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さいことから、電力供給モードがＢ－Ｙモードに切り替わる。以後、回転電機１０の回生駆動が実施されるまで、Ｂ－Ｙモードが継続される。
In the BY charge mode from time t3, the voltage Vbat becomes lower than the second threshold voltage Vth2 at time t4 before the
次に、高回転状態における電力供給モードの推移を示す。図１１（Ｂ）に示すように、車両が高回転状態となる前において、回転電機１０の回生駆動によりキャパシタ４２は満充電とされており、電圧Ｖｃａｐは基準電圧Ｖｋとなっている。また、バッテリ４０には、バッテリ入力時閾値よりも多くの残容量Ｃｂａｔが充電されており、電圧Ｖｂａｔは第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい第２初期電圧Ｖｓ２となっている。
Next, the transition of the power supply mode in the high rotation state will be shown. As shown in FIG. 11(B), before the vehicle enters the high rotation state, the
時刻ｔ１１に回転電機１０の状態が高回転状態に切り替わると、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きく、且つ電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きいことから、電力供給モードが２Ｙモードに切り替わる。
When the state of the rotary
２Ｙモードにおいて、その後の時刻ｔ１２に電圧Ｖｂａｔが第２閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さくなると、時刻ｔ１２において電圧Ｖｃａｐは第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きいことから、電力供給モードがＣ－Ｈモードに切り替わる。内部抵抗が小さいキャパシタ４２から優先的に放電させることで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
In the 2Y mode, when the voltage Vbat becomes lower than the second threshold voltage Vth2 at time t12, the power supply mode is switched to the CH mode because the voltage Vcap is higher than the first threshold voltage Vth1 at time t12. By preferentially discharging the
Ｃ－Ｈモードにおいて、その後の時刻ｔ１３に電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなると、電力供給モードがＢ－Ｈモードに切り替わる。Ｂ－Ｈモードに切り替わることで、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させることができる。以後、回転電機１０の回生駆動が実施されるまで、Ｂ－Ｈモードが継続される。
In the CH mode, when the voltage Vcap becomes lower than the first threshold voltage Vth1 at time t13 thereafter, the power supply mode is switched to the BH mode. By switching to the BH mode, even when the remaining capacity Ccap of the
続いて、図１２に、充電時切替制御処理における電力供給モードの推移を示す。ここで、図１２は、図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）との間に実施される回転電機１０の回生駆動における電力供給モードの推移のうち、低回転状態における電力供給モードの推移を示す。図１２における（ａ）～（ｅ）は、図１１（Ａ），（Ｂ）における（ａ）～（ｅ）と同一であり、重複した説明を省略する。
Next, FIG. 12 shows transition of the power supply mode in the charging switching control process. Here, FIG. 12 shows the transition of the power supply mode in the low rotation state among the transitions of the power supply mode in the regenerative driving of the rotary
図１２に示すように、時刻ｔ２１に車両の減速等により回転電機１０の駆動が力行駆動から回生駆動に切り替わると、電圧Ｖｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さいことから、電力供給モードがＣ－Ｙモードに切り替わる。これにより、車両の減速エネルギがキャパシタ４２に充電される。キャパシタ４２の充電を優先することで、回転電機１０の駆動が再び力行駆動に切り替わった場合に、内部抵抗が小さいキャパシタ４２から優先的に放電させることができる。
As shown in FIG. 12, when the driving of the rotary
Ｃ－Ｙモードにおいて、その後の時刻ｔ２２にキャパシタ４２が満充電となり、電圧Ｖｃａｐが基準電圧Ｖｋとなると、電力供給モードがＢ－Ｙモードに切り替わる。これにより、車両の減速エネルギがバッテリ４０に充電される。Ｂ－Ｙモードに切り替わることで、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが多くなった場合でも、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させることができ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。その後の時刻ｔ２３に車両の加速等により回転電機１０の駆動が回生駆動から力行駆動に切り替わる。なお、高回転状態における電力供給モードの推移は、低回転状態における電力供給モードの推移におけるＣ－ＹモードをＣ－Ｈモードとし、Ｂ－ＹモードをＢ－Ｈモードとしたものであり、重複した説明を省略する。
In the CY mode, when the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to this embodiment detailed above, the following effects can be obtained.
・本実施形態では、第２電源線ＬＥ２に第３切替スイッチ６４が設けられており、回転電機１０への電力入力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、第３切替スイッチ６４をオン状態とする。また、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなった場合には、第３切替スイッチ６４をオフ状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させる。つまり、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用しつつ、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合には、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。
- In the present embodiment, the
・本実施形態では、第１インバータ２０と第２インバータ３０との高電位側同士が、高電位側接続線ＬＵにより接続されており、低電位側同士が低電位側接続線ＬＤにより接続されているため、Ｈブリッチ駆動が可能である。Ｈブリッチ駆動では、第１インバータ２０及び第２インバータ３０の両方のスイッチング駆動により、回転電機１０の高回転状態を維持させることができる。そのため、高回転状態のバッテリ４０による駆動時において、Ｈブリッチ駆動によりバッテリ４０から回転電機１０に電力を供給することにより、高回転状態を維持しつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。
・In this embodiment, the high potential sides of the
・本実施形態では、高電位側接続線ＬＵと低電位側接続線ＬＤとの両方にスイッチ６０，６２が設けられているため、これらのスイッチ６０，６２のうち少なくとも一方をオフ状態とすることでＹ結線駆動が可能である。Ｙ結線駆動では、少なくとも一方のインバータ２０，３０にスイッチング駆動が実施されないため、他方のインバータにおけるスイッチング損失を抑制できる。そのため、低回転状態において、Ｙ結線駆動により回転電機１０に電力を供給することにより、スイッチング損失の抑制によりシステム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
- In this embodiment, since the
・高電位側接続線ＬＵと低電位側接続線ＬＤとの両方にスイッチ６０，６２が設けられていると、これらのスイッチ６０，６２をオフ状態とすることでバッテリ４０とキャパシタ４２とを直列に接続できる。この場合には、バッテリ４０及びキャパシタ４２からの電力により高回転状態を維持させることができる。つまり、高回転状態を維持しつつ、バッテリ４０及びキャパシタ４２を用いて長期間にわたって回転電機１０へ電力供給を維持することができ、回転電機への電力供給モードの切り替えにより発生する損失を抑制できる。
If
・また、高電位側接続線ＬＵと低電位側接続線ＬＤとの両方にスイッチ６０，６２が設けられていると、これらのスイッチ６０，６２をオフ状態とすることでバッテリ４０とキャパシタ４２とを並列に接続できる。この場合には、バッテリ４０の電力によりキャパシタ４２を充電することができ、キャパシタ４２の使用頻度を高めることで、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
If the
・本実施形態では、回転電機１０からの電力出力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも小さい場合には、第３切替スイッチ６４をオン状態とする。この状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも大きくなった場合には、第３切替スイッチ６４をオフ状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタ４２の優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
In the present embodiment, when Vcap of the
（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１３に示すように、駆動システム７０に第２切替スイッチ６２を備えない点で第１実施形態と異なる。図１３において、先の図１に示した内容と同一の内容については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in that the
本実施形態では、第２切替スイッチ６２を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ－Ｙ充電モード及び２Ｙモードを実施することができない。一方、本実施形態では、電力供給モードとして、２Ｈモードに切り替え可能である。２Ｈモードは、Ｈブリッジ駆動により回転電機１０に電力を供給する電力供給モードであり、具体的には、Ｂ－ＨモードとＣ－Ｈモードとを同時に実施する電力供給モードである。
In this embodiment, since the
２Ｈモードでは、第１，第３，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とする。これにより、第１，第３，第４切替スイッチ６０，６４，６６がオン状態に切り替えられ、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In the 2H mode, the first, third and fourth switching signals SC1, SC3 and SC4 are turned on commands. As a result, the first, third, and fourth selector switches 60, 64, and 66 are switched to the ON state, and electric power is supplied from the
図１４に、本実施形態の放電時切替制御処理を示す。なお、図１４において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。なお、本実施形態の充電時切替制御処理は、第１実施形態と同一である。 FIG. 14 shows the discharge switching control process of this embodiment. In FIG. 14, the same steps as those shown in FIG. 8 are assigned the same step numbers for convenience, and descriptions thereof will be omitted. Note that the charging switching control process of the present embodiment is the same as that of the first embodiment.
本実施形態では、第２切替スイッチ６２を備えないため、ステップＳ１６，Ｓ３０，Ｓ４４，Ｓ５２，Ｓ６０の処理から第２切替スイッチ６２の記載が削除されている。また、本実施形態では、Ｂ－Ｙ充電モードを実施することができないため、ステップＳ２０～Ｓ２６の処理が削除されている。
In this embodiment, since the
さらに、本実施形態では、２Ｙモードに代えて２Ｈモードが実施される。具体的には、ステップＳ５０で肯定判定すると、ステップＳ５８において、第１，第３，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ３，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第３，第４切替スイッチ６０，６４，６６をオン状態に切り替える。
Furthermore, in this embodiment, the 2H mode is implemented instead of the 2Y mode. Specifically, if an affirmative determination is made in step S50, then in step S58 the first, third and fourth switching signals SC1, SC3 and SC4 are turned on, and the first, third and
続くステップＳ６４において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In subsequent step S64, the
・以上説明した本実施形態によれば、高回転状態のキャパシタ４２による駆動時において、Ｈブリッチ駆動が維持され、且つバッテリ４０の残容量Ｃｂａｔに応じて回転電機１０への電力供給モードが切り替えられる。そのため、高回転状態を維持しつつ、バッテリ４０の劣化を抑制できる。
According to the present embodiment described above, when driven by the
（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１５に示すように、駆動システム７０に第３切替スイッチ６４を備えない点で異なる。図１５において、先の図１に示した内容と同一の内容については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. This embodiment differs in that the
本実施形態では、第３切替スイッチ６４を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ－Ｙモード及びＢ－Ｈモードを実施することができない。一方、本実施形態では、電力供給モードとして、２Ｈモードに切り替え可能である。
In this embodiment, since the
図１６に、本実施形態の放電時切替制御処理を示す。なお、図１６において、先の図８に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 FIG. 16 shows the discharge switching control process of this embodiment. In addition, in FIG. 16, for convenience, the same step numbers are assigned to the same processes as those shown in FIG. 8, and descriptions thereof are omitted.
本実施形態では、第３切替スイッチ６４を備えないため、ステップＳ１４，Ｓ４６の処理が削除されており、ステップＳ２２，Ｓ５２，Ｓ６０の処理から第３切替スイッチ６４の記載が削除されている。また、本実施形態では、Ｂ－Ｙモードを実施することができないため、ステップＳ２０，Ｓ２８～Ｓ３２の処理が削除されている。
In this embodiment, since the
さらに、本実施形態では、Ｂ－Ｈモードに代えて２Ｈモードが実施される。具体的には、ステップＳ４２で否定判定すると、ステップＳ４４において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。
Furthermore, in this embodiment, the 2H mode is implemented instead of the BH mode. Specifically, if a negative determination is made in step S42, then in step S44 the first, second and fourth switching signals SC1, SC2 and SC4 are turned on, and the first, second and
続くステップＳ６６において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｈモードに切り替え、放電時切替制御処理を終了する。これにより、Ｈブリッジ駆動によりバッテリ４０及びキャパシタ４２から回転電機１０に電力が供給される。
In subsequent step S66, the
続いて、図１７に、本実施形態の充電時切替制御処理を示す。なお、図１７において、先の図９に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一のステップ番号を付して説明を省略する。 Next, FIG. 17 shows switching control processing during charging according to the present embodiment. In FIG. 17, the same steps as those shown in FIG. 9 are given the same step numbers for convenience, and the description thereof will be omitted.
本実施形態では、第３切替スイッチ６４を備えないため、ステップＳ７２，Ｓ８８の処理が削除されており、ステップＳ８０，Ｓ９２の処理から第３切替スイッチ６４の記載が削除されている。また、本実施形態では、Ｂ－Ｙモードに代えてＢ－Ｙ充電モードが実施される。つまり、本実施形態では、回転電機１０からバッテリ４０のみに電力を供給することができないため、充電時切替制御処理にＢ－Ｙ充電モードが実施される。これにより、回転電機１０からバッテリ４０に電力が供給されるとともに、キャパシタ４２からバッテリ４０に電力が供給され、実質的にバッテリ４０のみに電力が供給される。
In this embodiment, since the
具体的には、ステップＳ７０で否定判定すると、ステップＳ７８において、第４切替信号ＳＣ４をオン指令とし、第４切替スイッチ６６をオン状態に切り替える。続くステップＳ８０において、第１，第２切替信号ＳＣ１，ＳＣ２をオフ指令とし、第１，第２切替スイッチ６０，６２をオフ状態に切り替える。
Specifically, when a negative determination is made in step S70, in step S78, the fourth switching signal SC4 is turned on to switch the
続くステップＳ９８において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０をＢ－Ｙ充電モードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からバッテリ４０及びキャパシタ４２に電力が供給されるが、キャパシタ４２が満充電となっているため、実質的には回転電機１０からバッテリ４０のみに電力が供給される。
In the subsequent step S98, the
さらに、本実施形態では、Ｂ－Ｈモードに代えて２Ｈモードが実施される。具体的には、ステップＳ４２で否定判定すると、ステップＳ８６において、第１，第２，第４切替信号ＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ４をオン指令とし、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６をオン状態に切り替える。
Furthermore, in this embodiment, the 2H mode is implemented instead of the BH mode. Specifically, if a negative determination is made in step S42, in step S86 the first, second and fourth switching signals SC1, SC2 and SC4 are turned on, and the first, second and
続くステップＳ９９において、第１インバータ２０及び第２インバータ３０を２Ｈモードに切り替え、充電時切替制御処理を終了する。これにより、回転電機１０からバッテリ４０及びキャパシタ４２に電力が供給されるが、キャパシタ４２が満充電となっているため、実質的には回転電機１０からバッテリ４０のみに電力が供給される。
In subsequent step S99, the
・以上説明した本実施形態によれば、第１電源線ＬＥ１に第４切替スイッチ６６が設けられており、回転電機１０への電力入力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい場合には、第４切替スイッチ６６をオフ状態とする。この状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが第１閾値電圧Ｖｔｈ１よりも小さくなった場合には、第４切替スイッチ６６をオン状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０の力行駆動を継続させる。つまり、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐを優先的に使用しつつ、キャパシタ４２の残容量Ｃｃａｐが少なくなった場合には、バッテリ４０を用いて回転電機１０の駆動を継続させる。これにより、システム全体のエネルギ効率を向上させつつ、回転電機１０の駆動を継続させることができる。
According to the present embodiment described above, the
・本実施形態では、回転電機１０からの電力出力状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも小さい場合には、第４切替スイッチ６６をオフ状態とする。この状態において、キャパシタ４２のＶｃａｐが基準電圧Ｖｋよりも大きくなった場合には、第４切替スイッチ６６をオン状態とし、バッテリ４０を用いて回転電機１０からの電力回収を継続させる。これにより、キャパシタ４２の優先使用を維持しつつ、システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
In the present embodiment, when Vcap of the
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
It should be noted that each of the above-described embodiments may be modified as follows.
・上記各実施形態では、駆動システム７０に第１～第４切替スイッチ６０～６６を備える形態、第１，第３，第４切替スイッチ６０，６４，６６を備える形態、及び第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６を備える形態について説明したが、これに限られない。
In each of the above embodiments, the
・図１８に、第１～第３切替スイッチ６０～６４を備える駆動システム７０を示す。図１８に示す駆動システム７０では、第４切替スイッチ６６を備えないため、電力供給モードとして、Ｃ－Ｙモード及びＣ－Ｈモードを実施することができず、Ｂ－Ｈモード、２Ｈモード、Ｂ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードに切り替え可能である。
- FIG. 18 shows a
・図１９に、第１，第３切替スイッチ６０，６４を備える駆動システム７０を示す。図１９に示す駆動システム７０では、第２，第４切替スイッチ６２，６６を備えないため、電力供給モードとして、Ｃ－Ｈモード、Ｃ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｂ－Ｈモード、２Ｈモード、Ｂ－Ｙモードに切り替え可能である。
- FIG. 19 shows a
・図２０に、第１，第４切替スイッチ６０，６６を備える駆動システム７０を示す。図２０に示す駆動システム７０では、第２，第３切替スイッチ６２，６４を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ－Ｈモード、Ｂ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｃ－Ｈモード、２Ｈモード、Ｃ－Ｙモードに切り替え可能である。
- FIG. 20 shows a
・図２１に、第３，第４切替スイッチ６４，６６を備える駆動システム７０を示す。図２１に示す駆動システム７０では、第１，第２切替スイッチ６０，６２を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ－Ｙモード、Ｃ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｂ－Ｈモード、Ｃ－Ｈモード、２Ｈモードに切り替え可能である。
- FIG. 21 shows a
・図２２に、第３切替スイッチ６４を備える駆動システム７０を示す。図２２に示す駆動システム７０では、第１，第２，第４切替スイッチ６０，６２，６６を備えないため、電力供給モードとして、Ｃ－Ｈモード、Ｂ－Ｙモード、Ｃ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｂ－Ｈモード、２Ｈモードに切り替え可能である。
• FIG. 22 shows a
・図２３に、第４切替スイッチ６６を備える駆動システム７０を示す。図２３に示す駆動システム７０では、第１～第３切替スイッチ６０～６４を備えないため、電力供給モードとして、Ｂ－Ｈモード、Ｂ－Ｙモード、Ｃ－Ｙモード、Ｂ－Ｙ充電モード、２Ｙモードを実施することができず、Ｃ－Ｈモード、２Ｈモードに切り替え可能である。
• FIG. 23 shows a
・上記各実施形態では、スイッチング駆動としてＰＷＭ駆動を例示したが、これに限られない。例えば、矩形駆動が実施されてもよい。矩形駆動は、電気角１周期においてデットタイムを挟みつつ上，下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン状態とし、各相の上，下アームスイッチのスイッチングパターンが１２０°ずつずれるように制御する駆動である。また、過変調駆動が実施されてもよい。過変調駆動は、回転電機１０への出力電圧の最大値がバッテリ４０の電圧Ｖｂａｔの２／π倍となるように、複数のキャリア周期にわたって各相の上，下アームスイッチをオンにし続ける制御である駆動である。
- Although PWM drive was illustrated as switching drive in the above-mentioned each embodiment, it is not restricted to this. For example, rectangular drive may be implemented. Rectangular drive is a drive in which the upper and lower arm switches are turned on once each with a dead time interposed in one cycle of the electrical angle, and the switching patterns of the upper and lower arm switches for each phase are controlled to shift by 120 degrees. be. Also, overmodulation driving may be implemented. The overmodulation drive is a control that keeps the upper and lower arm switches of each phase on over a plurality of carrier cycles so that the maximum value of the output voltage to the rotating
・第１インバータ２０及び第２インバータ３０が備えるスイッチとしては、ＩＧＢＴに限らず、例えばＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、スイッチに逆接続されるダイオードとしてＭＯＳＦＥＴのボディダイオードを用いることができ、ＭＯＳＦＥＴとは別にフリーホイールダイオードを用いる必要がない。
- As a switch with which the
・回転電機１０としては、３相のものに限らず、２相または４相以上のものであってもよい。第１インバータ２０及び第２インバータ３０としては、回転電機１０が有する相数分の上，下アームスイッチの直列接続体を備えるインバータであればよい。例えば、２相の場合、互いに直列接続された１組目の上，下アームスイッチの接続点と、互いに直列接続された２組目の上，下アームスイッチの接続点とが、誘導性負荷（例えば巻線）を介して接続されることとなる。
- The rotary
・本開示に記載の制御装置及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御装置及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。 - The controller and method described in the present disclosure can be performed by a dedicated computer provided by configuring a processor and memory programmed to perform one or more functions embodied by a computer program; may be implemented. Alternatively, the controller and techniques described in this disclosure may be implemented by a dedicated computer provided by configuring the processor with one or more dedicated hardware logic circuits. Alternatively, the control apparatus and techniques described in this disclosure can be implemented by a combination of a processor and memory programmed to perform one or more functions and a processor configured by one or more hardware logic circuits. It may also be implemented by one or more dedicated computers configured. The computer program may also be stored as computer-executable instructions on a computer-readable non-transitional tangible recording medium.
２０…第１インバータ、３０…第２インバータ、４０…バッテリ、４２…キャパシタ、６４…第３切替スイッチ、７０…駆動システム、１００…回転電機システム。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記キャパシタと前記第２インバータとを接続する接続線に設けられるキャパシタ側スイッチ（６４）と、
前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記キャパシタ側スイッチをオン状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記キャパシタ側スイッチをオフ状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部（Ｓ１２，Ｓ４２）と、を備える駆動システム。 Applied to a rotating electric machine system (100) comprising a rotating electric machine (10) having multiphase windings, and a battery (40) and a capacitor (42) for inputting/outputting power between the rotating electric machine (10) and the rotating electric machine (10) A drive system (70) comprising:
Each phase has an upper arm switch and a lower arm switch connected in series and connected to the battery, and the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is the first end of the two ends of the winding of each phase. a first inverter (20) connected to
Each phase has an upper arm switch and a lower arm switch connected in series and connected to the capacitor, and the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is the second end of the winding of each phase. a second inverter (30) connected to an end;
a capacitor-side switch (64) provided on a connection line connecting the capacitor and the second inverter;
In a power input state in which power is input from at least one of the battery and the capacitor to the rotating electrical machine, the remaining capacity of the capacitor is compared with a predetermined capacitor input threshold, and the remaining capacity of the capacitor is determined by the input of the capacitor. is greater than the time threshold, the capacitor-side switch is turned on to switch to a first power input state in which power is supplied from the capacitor to the rotating electric machine, and the remaining capacity of the capacitor is higher than the capacitor input time threshold. a switching control unit (S12, S42) for switching to a second power input state in which power is supplied from the battery to the rotating electric machine by turning off the capacitor side switch when the power becomes smaller.
前記回転電機の状態が前記高回転状態と前記低回転状態とのいずれであるかを判定する状態判定部（Ｓ１０）と、
前記第１インバータの高電位側と前記第２インバータの高電位側とを接続する高電位側接続線（ＬＵ）と、
前記第１インバータの低電位側と前記第２インバータの低電位側とを接続する低電位側接続線（ＬＤ）と、を備え、
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第２電力入力状態において、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する請求項１に記載の駆動システム。 The rotating electric machine is rotationally driven by electric power from at least one of the battery and the capacitor, and can be switched between a high rotation state in which the rotation speed is higher than a predetermined value and a low rotation state in which the rotation speed is lower than the predetermined value. can be,
a state determination unit (S10) that determines whether the state of the rotating electric machine is the high rotation state or the low rotation state;
a high potential side connection line (LU) connecting the high potential side of the first inverter and the high potential side of the second inverter;
a low potential side connection line (LD) connecting the low potential side of the first inverter and the low potential side of the second inverter;
The switching control unit performs switching drive for both the first inverter and the second inverter in the second power input state when the state determination unit determines that the rotation state is the high rotation state. 2. The drive system according to claim 1, wherein the electric power is supplied from the battery to the rotating electric machine.
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する請求項２に記載の駆動システム。 A battery side switch (66) provided on a connection line connecting the battery and the first inverter,
The switching control unit compares the remaining capacity of the battery with a predetermined battery input time threshold in the first power input state when the state determination unit determines that the high revolution state is established, and
When the remaining capacity of the battery is smaller than the battery input time threshold, the battery side switch is turned off, switching drive is performed on both the first inverter and the second inverter, and the capacitor supplying power to the rotating electric machine from
When the remaining capacity of the battery is greater than the battery input threshold, the battery-side switch is turned on, switching drive is performed on both the first inverter and the second inverter, and the battery is and a drive system according to claim 2, wherein power is supplied from said capacitor to said rotating electric machine.
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記低回転状態であると判定された場合に、
前記第１電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチをオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、
前記第２電力入力状態において、前記特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうち、前記特定スイッチがもうけられた側のスイッチの少なくとも一方をオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する請求項３に記載の駆動システム。 A specific switch (60, 62) provided on at least one of the high potential side connection line and the low potential side connection line,
The switching control unit, when the state determination unit determines that the engine is in the low rotation state,
In the first power input state, the specific switch is turned off, the upper and lower arm switches of the second inverter are switched, and the specific switch among the upper and lower arm switches of the first inverter is switched. performs neutral point driving to keep the switch on the side on which is provided to supply power from the capacitor to the rotating electrical machine;
In the second power input state, the specific switch is turned off, the upper and lower arm switches of the first inverter are switched, and the specific switch among the upper and lower arm switches of the second inverter is switched. 4. The drive system according to claim 3, wherein power is supplied from said battery to said rotating electric machine by carrying out neutral point drive in which at least one of the switches on the side provided with is maintained in an ON state.
前記高電位側接続線に設けられる高電位側スイッチ（６０）と、
前記低電位側接続線に設けられる低電位側スイッチ（６２）と、を備え、
前記切替制御部は、前記状態判定部により前記高回転状態であると判定された場合に、前記第１電力入力状態において、前記バッテリの残容量と所定のバッテリ入力時閾値とを比較し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオン状態にして、前記第１インバータ及び前記第２インバータの両方のインバータにスイッチング駆動を実施して、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチ及び前記低電位側スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期する逆位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリ及び前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する請求項２に記載の駆動システム。 a battery side switch (66) provided on a connection line connecting the battery and the first inverter;
a high potential side switch (60) provided on the high potential side connection line;
a low potential side switch (62) provided on the low potential side connection line,
The switching control unit compares the remaining capacity of the battery with a predetermined battery input time threshold in the first power input state when the state determination unit determines that the high revolution state is established, and
When the remaining capacity of the battery is smaller than the battery input threshold, the battery side switch is turned off, the high potential side switch and the low potential side switch are turned on, and the first inverter and the low potential side switch are turned on. performing switching drive on both inverters of the second inverter to supply electric power from the capacitor to the rotating electric machine;
When the remaining capacity of the battery is greater than the battery input threshold, the battery side switch is turned on, the high potential side switch and the low potential side switch are turned off, and the first inverter is operated. A switching drive is implemented to the second inverter, in each phase, the top arm switch of the first inverter is synchronized with the bottom arm switch of the second inverter, and the bottom arm switch of the first inverter is synchronized with the bottom arm switch of the second inverter. 3. The drive system according to claim 2, wherein an anti-phase switching drive synchronized with the upper arm switch of is implemented to supply power from said battery and said capacitor to said rotating electric machine.
前記第２電力入力状態において、前記バッテリの残容量と前記バッテリ入力時閾値とを比較し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも小さい場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとの少なくとも一方のスイッチである特定スイッチをオフ状態にして、前記第１インバータにおける上、下アームスイッチにスイッチング駆動を実施し、前記第２インバータにおける上、下アームスイッチのうちの少なくとも一方をオン状態に維持する中性点駆動を実施して、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給し、
前記バッテリの残容量が前記バッテリ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチ及び前記キャパシタ側スイッチをオン状態とするとともに、前記高電位側スイッチと前記低電位側スイッチとをオフ状態にして、前記第２インバータに、各相において前記第１インバータの上アームスイッチが前記第２インバータの上アームスイッチと同期し、且つ前記第１インバータの下アームスイッチが前記第２インバータの下アームスイッチと同期する同位相スイッチング駆動を実施して、前記バッテリの電力で前記キャパシタを充電する請求項５に記載の駆動システム。 The switching control unit, when the state determination unit determines that the engine is in the low rotation state,
in the second power input state, comparing the remaining capacity of the battery with the battery input threshold;
When the remaining capacity of the battery is smaller than the battery input threshold, the battery side switch is turned on, and a specific switch that is at least one of the high potential side switch and the low potential side switch is turned on. Switching drive is performed on the upper and lower arm switches of the first inverter in the OFF state, and neutral point drive is performed to maintain at least one of the upper and lower arm switches of the second inverter in the ON state. to supply electric power from the battery to the rotating electric machine,
When the remaining capacity of the battery is greater than the battery input threshold, the battery side switch and the capacitor side switch are turned on, and the high potential side switch and the low potential side switch are turned off. , in the second inverter, the upper arm switches of the first inverter are synchronized with the upper arm switches of the second inverter in each phase, and the lower arm switches of the first inverter are synchronized with the lower arm switches of the second inverter; 6. The drive system of claim 5, wherein a synchronous in-phase switching drive is implemented to charge the capacitor with power from the battery.
前記バッテリに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチ（２３）とを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が各相の巻線の両端のうち第１端に接続される第１インバータ（２０）と、
前記キャパシタに接続され、直列接続された上アームスイッチと下アームスイッチとを相毎に有し、それら上アームスイッチと下アームスイッチとの接続点が前記各相の巻線の両端のうち第２端に接続される第２インバータ（３０）と、
前記バッテリと前記第１インバータとを接続する接続線に設けられるバッテリ側スイッチ（６６）と、
前記バッテリと前記キャパシタとの少なくとも一方から前記回転電機に電力が入力される電力入力状態において、前記キャパシタの残容量と所定のキャパシタ入力時閾値とを比較し、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも大きい場合に、前記バッテリ側スイッチをオフ状態にして、前記キャパシタから前記回転電機に電力を供給する第１電力入力状態に切り替え、前記キャパシタの残容量が前記キャパシタ入力時閾値よりも小さくなった場合に、前記バッテリ側スイッチをオン状態にして、前記バッテリから前記回転電機に電力を供給する第２電力入力状態に切り替える切替制御部（Ｓ１２，Ｓ４２）と、を備える駆動システム。 Applied to a rotating electric machine system (100) comprising a rotating electric machine (10) having multiphase windings, and a battery (40) and a capacitor (42) for inputting/outputting power between the rotating electric machine (10) and the rotating electric machine (10) A drive system (70) comprising:
Each phase has an upper arm switch and a lower arm switch (23) connected in series and connected to the battery, and the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is one of both ends of the winding of each phase. a first inverter (20) connected to the first end;
Each phase has an upper arm switch and a lower arm switch connected in series and connected to the capacitor, and the connection point between the upper arm switch and the lower arm switch is the second end of the winding of each phase. a second inverter (30) connected to an end;
a battery side switch (66) provided on a connection line connecting the battery and the first inverter;
In a power input state in which power is input from at least one of the battery and the capacitor to the rotating electrical machine, the remaining capacity of the capacitor is compared with a predetermined capacitor input threshold, and the remaining capacity of the capacitor is determined by the input of the capacitor. the battery-side switch is turned off to switch to a first power input state in which power is supplied from the capacitor to the rotating electrical machine, and the remaining capacity of the capacitor is higher than the capacitor input time threshold when the a switching control unit (S12, S42) for switching to a second power input state in which power is supplied from the battery to the rotating electric machine by turning on the battery side switch when the power becomes smaller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019059320A JP7232686B2 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | drive system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019059320A JP7232686B2 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | drive system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020162287A JP2020162287A (en) | 2020-10-01 |
| JP7232686B2 true JP7232686B2 (en) | 2023-03-03 |
Family
ID=72640168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019059320A Active JP7232686B2 (en) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | drive system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7232686B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015139341A (en) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power conversion device |
| JP2016181949A (en) | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power converter |
-
2019
- 2019-03-26 JP JP2019059320A patent/JP7232686B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015139341A (en) | 2014-01-24 | 2015-07-30 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power conversion device |
| JP2016181949A (en) | 2015-03-23 | 2016-10-13 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Power converter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020162287A (en) | 2020-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6394030B2 (en) | Inverter control device | |
| JP6426426B2 (en) | Motor drive | |
| US8281886B2 (en) | Electric motor control device, drive device and hybrid drive device | |
| JP6174498B2 (en) | Power converter | |
| US8188695B2 (en) | Motor control device and drive device for hybrid vehicle | |
| JP7032249B2 (en) | Power system | |
| JP7133103B2 (en) | power converter | |
| JP2010104139A (en) | Voltage converter and vehicle mounting it | |
| JP6201867B2 (en) | Inverter control device | |
| JP2010051092A (en) | Charge system and vehicle including the same | |
| US11942875B2 (en) | Drive system | |
| US11196372B2 (en) | Control apparatus for rotating electric machine | |
| US20190296669A1 (en) | Discharge control device | |
| JP4767781B2 (en) | Inverter device | |
| JP7232686B2 (en) | drive system | |
| JP6671402B2 (en) | Power supply for vehicles | |
| JP2012023901A (en) | Rotary electric machine control apparatus | |
| JP7005471B2 (en) | Drive system | |
| JP2021090238A (en) | Control device | |
| WO2021095737A1 (en) | Rotating electrical machine control device | |
| JP7021846B2 (en) | Control device | |
| JP6156153B2 (en) | Switched reluctance motor drive device | |
| JP2021125922A (en) | Rotary electric machine system | |
| JP2018042412A (en) | Inverter control apparatus and inverter control method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220216 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230124 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230220 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7232686 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |