JPH08308291A - Inverter controlling method for energy recovering apparatus - Google Patents
Inverter controlling method for energy recovering apparatusInfo
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- JPH08308291A JPH08308291A JP7111433A JP11143395A JPH08308291A JP H08308291 A JPH08308291 A JP H08308291A JP 7111433 A JP7111433 A JP 7111433A JP 11143395 A JP11143395 A JP 11143395A JP H08308291 A JPH08308291 A JP H08308291A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は2台の電動・発電機を備
えた自動車のエネルギ−回収装置のインバ−タの制御方
法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling an inverter of an energy recovery system for an automobile equipped with two motor / generators.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車のエンジンの排気管に電動・発電
機付タ−ボチャ−ジャが設けられ、エンジンの排気ガス
の有するエネルギを有効に回収するシステムが提案され
ている。特開平4−276132号公報(以下、先行例
という。)には、前記システムにおいて、前記電動・発
電機が電動機として作動するときには、エンジンに設け
られエンジンによりベルトで駆動される発電機(以下、
オルタネ−タという。)の発電出力をインバ−タにより
PWM制御又はPAM制御を行って直流から三相交流へ
変換し電動・発電機を電動機として駆動することが開示
されている。2. Description of the Related Art A system has been proposed in which an exhaust pipe of an automobile engine is provided with a turbocharger with a motor / generator to effectively recover the energy of exhaust gas from the engine. In Japanese Patent Laid-Open No. 4-276132 (hereinafter referred to as a prior art), in the above system, when the electric motor / generator operates as an electric motor, a generator provided in the engine and driven by a belt by the engine (hereinafter,
It is called an alternator. ), PWM control or PAM control is performed by the inverter to convert DC to three-phase AC, and the motor / generator is driven as an electric motor.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記先行例に開示され
たものは、前記オルタネ−タの発電電力を三相交流電力
に変換するに際して、インバ−タの制御方法としてPW
M制御又はPAM制御を用いている。しかしながら、P
WM制御では、キャリア周波数によるスイッチング損失
が発生し、また、PAM制御においては発電電圧に影響
されてオルタネ−タを低回転で駆動することが困難であ
ることと、その影響を避けるためには昇圧及び降圧がで
きるDC−DCコンバ−タが必要でありコスト高になる
等の問題があった。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The above-mentioned prior art discloses a PW as a control method for an inverter when converting the power generated by the alternator into three-phase AC power.
M control or PAM control is used. However, P
In the WM control, switching loss occurs due to the carrier frequency, and in the PAM control, it is difficult to drive the alternator at a low rotation speed due to the influence of the generated voltage. In addition, there is a problem that a DC-DC converter capable of stepping down the voltage is required and the cost becomes high.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
消するため、発電機と電動機とを有するエネルギ−回収
システムにおいて、発電機の発電電圧が駆動される電動
機の駆動電圧より充分高い場合は、PWM制御を行い、
発電機の発電電圧と駆動される電動機の駆動電圧との差
が小さい場合はPAM制御を行うようにしたことを特徴
とするエネルギ−回収システムのインバ−タの制御方法
が提供される。In order to solve the above problems, the present invention provides an energy recovery system having a generator and an electric motor, in which the generated voltage of the generator is sufficiently higher than the drive voltage of the driven electric motor. Performs PWM control,
There is provided a method for controlling an inverter of an energy recovery system, wherein PAM control is performed when a difference between a generated voltage of a generator and a drive voltage of a driven motor is small.
【0005】[0005]
【作用】本発明は、上記の構成とすることにより、電動
機のインバ−タの制御をPAM制御からPWM制御、及
びPWM制御からPAM制御へ移行させることができる
ので、PAM制御では困難であった電動機の低回転域の
制御が容易に出来る。According to the present invention, with the above configuration, the control of the inverter of the electric motor can be shifted from the PAM control to the PWM control and from the PWM control to the PAM control, which is difficult in the PAM control. It is easy to control the low rotation range of the electric motor.
【0006】[0006]
【実施例】次に、本発明の実施例について図1を用いて
詳細に説明する。図1においてエンジン1にはエンジン
1の駆動力を伝達するベルト2を介して駆動されるオル
タネ−タ3が設けられている。エンジン1の排気マニホ
−ルド4にはタ−ビン5が接続され、このタ−ビン5の
軸8と同軸にコンプレッサ7が設けられている。またタ
−ビン5とコンプレッサ7の中間の、軸8に電動・発電
機6が設けられている。9はコンプレッサ7に接続され
た吸気マニホ−ルドである。オルタネ−タ3で発電され
た電流はバッテリ10を充電するように接続されてい
る。このオルタネ−タ3は三相交流機であり、外部から
三相交流電力が印加されると電動機として作動する。制
御装置11は電動・発電機6が電動機運転の場合はバッ
テリ10の直流電力を三相交流電力に変換し電動・発電
機6に電力を供給し、電動・発電機6が発電機運転の場
合は電動・発電機6の発電電力を直流電力に変換しバッ
テリ10を充電するとともにオルタネ−タ3を電動機と
して駆動する三相交流電力を供給するインバ−タ制御装
置である。図示しないが、エンジン回転検出センサ、ア
クセル開度検出センサ及び過給圧検出センサが設けられ
各々は制御装置11に電気的に接続されている。12は
サイレンサ、13はエアクリ−ナである。EXAMPLE Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 1, an engine 1 is provided with an alternator 3 driven via a belt 2 that transmits the driving force of the engine 1. A turbine 5 is connected to an exhaust manifold 4 of the engine 1, and a compressor 7 is provided coaxially with a shaft 8 of the turbine 5. A motor / generator 6 is provided on the shaft 8 between the turbine 5 and the compressor 7. Reference numeral 9 is an intake manifold connected to the compressor 7. The electric current generated by the alternator 3 is connected so as to charge the battery 10. The alternator 3 is a three-phase AC machine and operates as an electric motor when three-phase AC power is applied from the outside. When the motor / generator 6 is operating as a motor, the controller 11 converts the DC power of the battery 10 into three-phase AC power and supplies power to the motor / generator 6, and when the motor / generator 6 is operating as a generator. Is an inverter control device that converts the power generated by the motor / generator 6 into DC power, charges the battery 10, and supplies three-phase AC power that drives the alternator 3 as a motor. Although not shown, an engine rotation detection sensor, an accelerator opening detection sensor, and a boost pressure detection sensor are provided, and each is electrically connected to the control device 11. 12 is a silencer and 13 is an air cleaner.
【0007】まず、図1で本発明の実施例の基本的な作
動を説明する。排気マニホ−ルド4から排気された排気
ガスはタ−ビン5に供給されてタ−ビン5が回転する。
これにより同軸8に設けられているコンプレッサ7及び
電動・発電機6も回転し、電動・発電機6で発電された
電力は、インバ−タ11により、直流電力に変換され、
バッテリ10を充電する一方三相交流電力が出力されオ
ルタネ−タ3を電動機として駆動する電力となる。ま
た、エアクリ−ナ13から吸入された空気はコンプレッ
サ7で過給されて吸気マニホ−ルド9を経由してエンジ
ン1に供給される。排気マニホ−ルド4から排気される
排気ガスの量、圧力が低下して、タ−ビン5の回転が充
分でなくなったときには、制御装置11を介してバッテ
リ10から三相交流電力が電動・発電機6に供給されて
電動・発電機6は電動機運転されコンプレッサ7を回転
せしめ吸入空気を過給する。First, the basic operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The exhaust gas exhausted from the exhaust manifold 4 is supplied to the turbine 5 and the turbine 5 rotates.
As a result, the compressor 7 and the motor / generator 6 provided on the coaxial 8 also rotate, and the electric power generated by the motor / generator 6 is converted into DC power by the inverter 11.
While the battery 10 is being charged, three-phase AC power is output and becomes power for driving the alternator 3 as an electric motor. Further, the air taken in from the air cleaner 13 is supercharged by the compressor 7 and is supplied to the engine 1 via the intake manifold 9. When the amount and pressure of the exhaust gas exhausted from the exhaust manifold 4 decrease and the rotation of the turbine 5 becomes insufficient, three-phase AC power is generated from the battery 10 via the control device 11 to generate electric power. The electric motor / generator 6 is supplied to the machine 6 to operate as an electric motor to rotate the compressor 7 and supercharge the intake air.
【0008】次に、図2に本実施例のインバ−タ11の
ブロックダイアグラムを示し、図3に本実施例のインバ
−タ11の作動を説明するためのインバ−タ11の入出
力波形を示す。さらに、図4により詳細な本実施例のイ
ンバ−タ11の構成図を示す。以下これらの図を用いて
本実施例の作動を説明する。図2及び図4において図1
と共通のものは同じ番号を付してある。電動・発電機6
が電動機モ−ドで運転されているときは、インバ−タ・
コンバ−タ14は三相全波整流又は昇圧発電となるよう
に制御回路18により制御される。具体的には三相全波
整流は図4のインバ−タ・コンバ−タ14のトランジス
タが全てOFFになるように制御回路18から信号が送
出されるので、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に
接続されているダイオ−ドにより三相全波整流回路が形
成される。昇圧発電は図4のトランジスタの上ア−ムの
トランジスタ3個はOFFにし、下ア−ムのトランジス
タ3個をスイッチング動作させて、発電機の電機子のリ
アクトルとで昇圧発電を行うように制御される。インバ
−タ・コンバ−タ14で全波整流または昇圧発電された
されたオルタネ−タ3の発電電力はは平滑回路15で平
滑され、絶縁型電圧レギュレ−タ17を介してバッテリ
10に印加される。また一方、平滑回路15の出力はイ
ンバ−タ・コンバ−タ16で三相交流電力に変換されオ
ルタネ−タ3に印加される。インバ−タ・コンバ−タ1
6は、制御回路18により、インバ−タとして制御され
る。すなわち、図4のインバ−タ・コンバ−タ16のト
ランジスタがPWMまたはPAM制御されて直流電力か
ら三相交流電力に変換される。電流センサ19は、後述
するように電流目標値に対してフィ−ドバック制御する
ためのセンサで平滑回路15の電流を検出して、電流値
に対応した信号が制御装置18に入力されている。分圧
回路20は平滑回路15の電圧を分圧して制御装置18
に入力されており、この信号は電圧フィ−ドバックに用
いられる。また、インバ−タ・コンバ−タ14、16の
三相出力ラインから制御回路18には三相各々の位相を
検出するため信号が入力されている。Next, FIG. 2 shows a block diagram of the inverter 11 of this embodiment, and FIG. 3 shows the input and output waveforms of the inverter 11 for explaining the operation of the inverter 11 of this embodiment. Show. Further, FIG. 4 shows a detailed block diagram of the inverter 11 of the present embodiment. The operation of this embodiment will be described below with reference to these drawings. 2 and 4, in FIG.
The same numbers are attached to those common to. Motor / generator 6
Is operating in electric motor mode, the inverter
The converter 14 is controlled by the control circuit 18 so as to perform three-phase full-wave rectification or step-up power generation. Specifically, in the three-phase full-wave rectification, a signal is sent from the control circuit 18 so that all the transistors of the inverter / converter 14 shown in FIG. The three-phase full-wave rectification circuit is formed by the diode. In step-up power generation, the three upper-arm transistors in the transistor of FIG. 4 are turned off, and the lower-arm three transistors are switched so that booster power generation is performed with the armature reactor of the generator. To be done. The electric power generated by the alternator 3 which has been full-wave rectified or boosted by the inverter / converter 14 is smoothed by the smoothing circuit 15 and applied to the battery 10 through the insulation type voltage regulator 17. It On the other hand, the output of the smoothing circuit 15 is converted into a three-phase AC power by the inverter converter 16 and applied to the alternator 3. Inverter / converter 1
6 is controlled by the control circuit 18 as an inverter. That is, the transistors of the inverter / converter 16 in FIG. 4 are PWM or PAM controlled to convert DC power into three-phase AC power. The current sensor 19 is a sensor for feedback control with respect to a current target value, which will be described later, detects the current of the smoothing circuit 15, and a signal corresponding to the current value is input to the control device 18. The voltage dividing circuit 20 divides the voltage of the smoothing circuit 15 to divide the voltage into the control device 18.
This signal is used for voltage feedback. In addition, a signal for detecting the phase of each of the three phases is input to the control circuit 18 from the three-phase output lines of the inverter / converters 14, 16.
【0009】インバ−タ・コンバ−タ14及び16の作
動モードは次のように設定される。 1)オルタネ−タ電圧が電動・発電機電圧より高い場
合、インバ−タ・コンバ−タ14は整流、インバ−タ・
コンバ−タ16はPWM制御。 2)オルタネ−タ電圧が電動・発電機電圧より低い場
合、インバ−タ・コンバ−タ14は昇圧発電、インバ−
タ・コンバ−タ16はPAM制御。 3)オルタネ−タ電圧と電動・発電機電圧がほぼ等しい
場合、インバ−タ・コンバ−タ14は整流、インバ−タ
・コンバ−タ16はPAM制御。 ここで、上記1)から2)への制御の移行時には、図3
に示すように、PWM制御の各パルスのON/OFFデ
ュ−ティ比を100%にするので、PWMからPAM制
御への移行がスム−スに行える。また、2)から1)へ
の移行は逆にデュ−ティ比を100%から少なくして行
うので移行がスム−スである。The operating modes of the inverter converters 14 and 16 are set as follows. 1) When the alternator voltage is higher than the motor / generator voltage, the inverter / converter 14 rectifies,
The converter 16 is PWM controlled. 2) When the alternator voltage is lower than the motor / generator voltage, the inverter / converter 14 boosts the power generation and the inverter.
The converter 16 is controlled by PAM. 3) When the alternator voltage is substantially equal to the motor / generator voltage, the inverter / converter 14 is rectified, and the inverter / converter 16 is PAM controlled. Here, when the control is shifted from the above 1) to 2), as shown in FIG.
As shown in, the ON / OFF duty ratio of each pulse of PWM control is set to 100%, so that the transition from PWM to PAM control can be performed smoothly. On the contrary, the transition from 2) to 1) is performed with the duty ratio reduced from 100%, so that the transition is smooth.
【0010】では、上記インバ−タ・コンバ−タ16の
動作を、図5のインバ−タ・コンバ−タの制御ブロック
ダイアグラムで説明する。本図の25はデュ−ティ制御
の動作を表す動作制御図であり、aからfは制御要素を
示す。今、電動・発電機6が電動機駆動されていると、
その駆動電流の指示が出され、その指示値と、電流検出
器26で検出された実電流との差を求め(25のa)、
その電流偏差が増幅される(25のb)。次に増幅され
た電流偏差は、電圧検出器27の信号によりフィ−ドバ
ック制御された比較器(25のc)で基準電圧との比較
がなされ電流偏差の大きさに応じたデュ−ティ波が生成
される。ここで、前記電圧検出器27の信号は、平滑回
路15の電圧が設定値より低い時はデュ−ティが100
%になるように基準電圧を変更する。すなわち、PWM
制御からPAM制御へ制御が切り変わる。なお、PAM
制御時の電圧の制御は、オルタネ−タ3を昇圧発電する
ことによりなされる。次に、このデュ−ティ比が設定さ
れた信号と、電流検出器26の信号を微分、積分(25
のe、f)して生成された三角波信号とが減算器(25
のd)に印加演算処理がなされ、PWM制御用のゲ−ト
アレ−18に印加され6ステップの信号が生成される。
この6ステップ信号は各相励磁回路29に印加され三相
の6ステップ信号が生成される。その出力信号が前記イ
ンバ−タ・コンバ−タ16に出力される。各相励磁回路
29には、インバ−タ・コンバ−タ16の各相信号が入
力され各相の位相を検出する位相検出回路30の信号が
入力されており、前記ゲ−トアレ−28の6ステップ信
号を三相に各相に分配するための同期信号とされる。
尚、上記デュ−ティ制御はマイクロコンピュ−タを用い
てソフトウエアで実現することもでき、また演算増幅器
等で実現することもできる。The operation of the inverter converter 16 will be described with reference to the control block diagram of the inverter converter shown in FIG. 25 is an operation control diagram showing the operation of duty control, and a to f show control elements. Now, if the motor / generator 6 is driven by an electric motor,
An instruction of the drive current is issued, and the difference between the instruction value and the actual current detected by the current detector 26 is obtained (a in 25),
The current deviation is amplified (25b). Next, the amplified current deviation is compared with the reference voltage by the comparator (25 c) which is feedback controlled by the signal of the voltage detector 27, and a duty wave corresponding to the magnitude of the current deviation is generated. Is generated. Here, the signal of the voltage detector 27 has a duty of 100 when the voltage of the smoothing circuit 15 is lower than the set value.
Change the reference voltage so that it becomes%. That is, PWM
Control switches from control to PAM control. In addition, PAM
The voltage control during control is performed by boosting the alternator 3 to generate electric power. Next, the signal in which the duty ratio is set and the signal of the current detector 26 are differentiated and integrated (25
E, f) of the triangular wave signal generated by the subtracter (25
Is applied to the gate array 18 for PWM control, and a signal of 6 steps is generated.
This 6-step signal is applied to each phase excitation circuit 29 to generate a 3-phase 6-step signal. The output signal is output to the inverter converter 16. Each phase excitation circuit 29 is supplied with the respective phase signals of the inverter / converter 16 and the phase detection circuit 30 for detecting the phase of each phase. It is used as a synchronization signal for distributing the step signal into three phases.
The duty control can be realized by software using a microcomputer, or can be realized by an operational amplifier or the like.
【0011】[0011]
【発明の効果】本発明によれば、電動機インバ−タの制
御をPAM制御からPWM制御、及びPWM制御からP
AM制御へ移行させるので、PAM制御では困難であっ
た電動機の低回転域の制御が容易に出来、高効率となる
動作モ−ドを選択できる。さらに、PAM制御からPW
M制御、及びPWM制御からPAM制御へ移行をPWM
制御の各パルスのON/OFFデュ−ティ比を変化させ
ることにより実現しているので、制御の移行がスム−ス
であり、且つ特別の付加回路なしにPWM制御回路で実
現できる。According to the present invention, control of the motor inverter is performed from PAM control to PWM control and from PWM control to P control.
Since the control shifts to the AM control, it is possible to easily control the low rotation range of the electric motor, which was difficult with the PAM control, and it is possible to select an operation mode with high efficiency. Furthermore, from PAM control to PW
Shift from M control and PWM control to PAM control by PWM
Since it is realized by changing the ON / OFF duty ratio of each control pulse, the control shift is smooth and can be realized by the PWM control circuit without a special additional circuit.
【図1】本発明の一実施例を示すシステム全体図であ
る。FIG. 1 is an overall system diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例のインバ−タのブロックダイ
アグラムである。FIG. 2 is a block diagram of an inverter according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例をインバ−タの出力波形を示
す図である。FIG. 3 is a diagram showing an output waveform of an inverter according to an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例のインバ−タ・コンバ−タの
詳細な図面である。FIG. 4 is a detailed drawing of an inverter converter according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明のインバ−タ・コンバ−タの制御動作を
説明するためのブロックダイアグラムである。FIG. 5 is a block diagram for explaining the control operation of the inverter / converter of the present invention.
1…エンジン、2…ベルト、3…オルタネ−タ、4…マ
ニホ−ルド、5…タ−ビン、6…電動・発電機、7…コ
ンプレッサ、8…軸、9…吸気マニホ−ルド、10…バ
ッテリ、11…パワ−部、12…サイレンサ、13…エ
アクリーナ、14…インバ−タ・コンバ−タ、15…平
滑回路、16…インバ−タ・コンバ−タ、17…絶縁型
電圧レギュレ−タ、18…制御回路、19…電流セン
サ、20…分圧回路、21…トランジスタ、22…ダイ
オ−ド、23、24…位相検出ライン、25…デュ−テ
ィ制御、26…電流検出器、27…電圧検出器、28…
PWM制御ゲ−トアレ−、29…各相励磁器、30…位
相検出器1 ... Engine, 2 ... Belt, 3 ... Alternator, 4 ... Manifold, 5 ... Turbin, 6 ... Motor / generator, 7 ... Compressor, 8 ... Shaft, 9 ... Intake manifold, 10 ... Battery, 11 ... Power part, 12 ... Silencer, 13 ... Air cleaner, 14 ... Inverter / converter, 15 ... Smoothing circuit, 16 ... Inverter / converter, 17 ... Insulated voltage regulator, 18 ... Control circuit, 19 ... Current sensor, 20 ... Voltage dividing circuit, 21 ... Transistor, 22 ... Diode, 23, 24 ... Phase detection line, 25 ... Duty control, 26 ... Current detector, 27 ... Voltage Detector, 28 ...
PWM control gate array, 29 ... Exciter for each phase, 30 ... Phase detector
Claims (2)
システムにおいて、 前記発電機の発電電圧が駆動される前記電動機の駆動電
圧より充分高い場合は、PWM制御を行い、 前記発電機の発電電圧と駆動される前記電動機の駆動電
圧との差が小さい場合はPAM制御を行うようにしたこ
とを特徴とするエネルギ−回収システムのインバ−タの
制御方法。1. In an energy recovery system having a generator and an electric motor, PWM control is performed when the generated voltage of the generator is sufficiently higher than the drive voltage of the driven motor, and the generated voltage of the generator is When the difference between the driving voltage of the driven electric motor and the driving voltage of the electric motor is small, PAM control is performed.
の位相に同期して上ア−ム又は下ア−ムのみのスイッチ
ングを行うことを特徴とする請求項1記載のエネルギ−
回収システムのインバ−タの制御方法。2. The energy control method according to claim 1, wherein the PWM control switches only the upper arm or the lower arm in synchronism with the phase of the induced voltage of the electric motor.
A method of controlling the inverter of the recovery system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7111433A JPH08308291A (en) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | Inverter controlling method for energy recovering apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7111433A JPH08308291A (en) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | Inverter controlling method for energy recovering apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08308291A true JPH08308291A (en) | 1996-11-22 |
Family
ID=14561075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7111433A Pending JPH08308291A (en) | 1995-05-10 | 1995-05-10 | Inverter controlling method for energy recovering apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08308291A (en) |
-
1995
- 1995-05-10 JP JP7111433A patent/JPH08308291A/en active Pending
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