JPH08126115A - ハイブリッド電気自動車の発電制御装置 - Google Patents

ハイブリッド電気自動車の発電制御装置

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JPH08126115A
JPH08126115A JP25655294A JP25655294A JPH08126115A JP H08126115 A JPH08126115 A JP H08126115A JP 25655294 A JP25655294 A JP 25655294A JP 25655294 A JP25655294 A JP 25655294A JP H08126115 A JPH08126115 A JP H08126115A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンと発電機の間に設ける増速機におけ
る振動等の発生を防止乃至低減する。 【構成】 エンジンを始動する際（１００，１０１）エ
ンジン回転数Ｎｅがエンジンの回転系の共振周波数より
十分高くなるまで（１０３）発電機をモータとして動作
させる（１０２）。エンジンを停止させる際（１０
０）、エンジン回転数Ｎｅが共振周波数より十分低くな
るまで（１０８）発電機をモータとして動作させる（１
０７）。ステップ１０２及び１０７の制御によって発電
機のロータのイナーシャがみかけ上小さくなるから、増
速機における顕著な振動が発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータの他にエンジン
を備える電気自動車、すなわちハイブリッド電気自動車
（ＨＶ）に関し、特にその発電機を制御する発電制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＨＶは車両の動力源としてモータの他に
エンジンを備える電気自動車である。また、ＨＶにはシ
リーズＨＶ（ＳＨＶ）とパラレルＨＶ（ＰＨＶ）とがあ
る。前者においては、エンジンの機械出力により発電機
が駆動され、発電機の発電出力及び車載バッテリの放電
出力を用いて車両走行用のモータが駆動される。後者に
おいては、エンジンの機械出力を用いて車両を駆動する
際、エンジン出力の過不足分がモータ兼用発電機により
アシスト乃至吸収される。
【０００３】ＳＨＶにおいては、通常、エンジンと発電
機の間に増速機が設けられる。増速機は、エンジンの機
械出力を発電機に伝達する際、発電機に適する値まで回
転数を高める機構である。このような機構を使用するこ
とにより、発電機の定格回転数を十分高くすることがで
き、発電機を小形化することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンか
ら発電機への動力伝達系には、通常、クラッチ機構は設
けられていない。従って、エンジンの回転系には発電機
のロータ等が含まれる。この回転系の共振周波数は、通
常、エンジンのアイドル回転数（例えば７００ｒｐｍ）
より低い周波数（例えば４００ｒｐｍ）となる。
【０００５】エンジンを始動する際には、エンジン回転
数を０ｒｐｍからアイドル回転数まであげる必要がある
ため、上述の共振周波数を通過せざるを得ない。ここ
に、発電機のロータのイナーシャは大きく、また増速機
が設けられているため、共振により増速機を構成するギ
ヤのバックラッシュ部から振動やガラ音が発生してしま
う。エンジンを停止させる際には、エンジン回転数をア
イドル回転数から０ｒｐｍまで下げる必要があるため、
やはり上述の共振周波数を通過せざるを得ない。この場
合には、エンジンは起振源とはならないものの、通常複
数本設けられている気筒が機械的な抵抗として作用する
ため、同様に共振が生じてしまう。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、エンジンを始動さ
せる際及び停止させる際の発電機制御により、発電機の
ロータを含む回転系の共振を防止し、振動等を低減する
ことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明に係る発電制御装置は、エンジンを始
動させる際に発電機をモータとして動作させエンジン回
転と同方向のトルクを発生させる手段と、エンジン始動
後は発電機を発電機として動作させる手段と、を備える
ことを特徴とする。
【０００８】本発明に係る発電制御装置は、エンジン停
止前は発電機を発電機として動作させる手段と、エンジ
ンを停止させる際に発電機をモータとして動作させエン
ジンの回転エネルギを低減させる手段と、を備えること
を特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明においては、エンジンを始動させる際に
は、発電機をモータとして動作させ、発電機からエンジ
ン回転と同方向のトルクが出力される。これにより、発
電機のロータのイナーシャが見掛上小さくなる。従っ
て、エンジンと発電機との間に増速機を設けていたとし
ても振動等は生じなくなり又は低減される。
【００１０】また、エンジンを停止させる際には、発電
機をモータとして動作させ、エンジンの回転エネルギを
低減させる。例えば、発電機からエンジン回転と逆方向
のトルクを出力させ、あるいは発電機の巻線抵抗により
回転エネルギを熱として消費させる。これにより、発電
機のロータのイナーシャが見掛上小さくなる。従って、
エンジンと発電機との間に増速機を設けていたとしても
振動等は生じなくなり又は低減される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。
【００１２】図１には、本発明の一実施例に係るＳＨＶ
のシステム構成が示されている。この実施例において
は、エンジンとしてスタータ１２を備えるエンジン１０
が使用されており、またエンジン１０の機械出力は増速
機１４を介して発電機１６に伝達されている。発電機１
６は三相交流発電機であり、その発電出力は発電機用イ
ンバータ１８により整流された上で主バッテリ２０及び
モータ用インバータ２２に供給される。モータ用インバ
ータ２２は、発電機用インバータ１８を介して供給され
る発電機１６の発電出力や主バッテリ２０から供給され
る放電出力を、三相交流電力に変換し、モータ２４に供
給する。モータ２４は車両走行用のモータであり、モー
タ用インバータ２２を介した電力供給によって駆動さ
れ、車両の駆動力を発生させる。主バッテリ２０は、図
示しない外部電源の他、発電機１６の発電出力やモータ
２４の回生電力によって充電される。
【００１３】この実施例においては、電子制御ユニット
（ＥＣＵ）としてＥＶ−ＥＣＵ２６及び発電機ＥＣＵ２
８が設けられている。ＥＶ−ＥＣＵ２６は、イグニッシ
ョン（ＩＧ）信号、スタータ（ＳＴ）信号、アクセル信
号、ブレーキ信号等を入力し、これらに応じてモータ用
インバータ２２を制御する。モータ用インバータ２２は
所定個数のスイッチング素子から構成されており、これ
らのスイッチング素子のスイッチング動作によって発電
機用インバータ１８又は主バッテリ２０からの直流電力
が三相交流電力に変換される。ＥＶ−ＥＣＵ２６は、モ
ータインバータ２２におけるスイッチング動作を制御す
ることにより、モータ２４の出力を制御する。
【００１４】発電機ＥＣＵ２８は、ＥＶ−ＥＣＵ２６と
の間で通信しつつ、発電機１６や発電機用インバータ１
８を制御する。すなわち、通常の走行時は発電機用イン
バータ１８を構成する各スイッチング素子を全てオフさ
せ当該発電機用インバータ１８を整流回路として動作さ
せると共に、発電機１６の界磁電流を制御する。ここ
に、エンジン１０は増速機１４を介して発電機１６に連
結されており、またエンジン１０は良好な燃費及びエミ
ッションを確保すべくスロットル全開（ＷＯＴ）で運転
されるため、発電機１６の界磁電流を制御することによ
りエンジン１０の回転数を制御することができる。発電
機ＥＣＵ２８は、発電機１６の界磁電流を制御すべくエ
ンジン１０の回転数を監視しており、またエンジン１０
を始動させる際にはスタータ１２をＳＴ信号に応じて動
作させる。
【００１５】図２には、この実施例の要部構成、特に発
電機用インバータ１８等の詳細な構成が示されている。
【００１６】この図に示されるように、発電機用インバ
ータ１８は６個のパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６及
びダイオードＤ１〜Ｄ６をブリッジ接続した構成を有し
ている。また、発電機用インバータ１８は、発電機ＥＣ
Ｕ２８からの指令に応じて各パワートランジスタＴｒ１
〜Ｔｒ６のスイッチング動作を制御するスイッチング制
御部３０を備えている。
【００１７】発電機ＥＣＵ２８は、通常時は、スイッチ
ング制御部３０に指令を与えパワートランジスタＴｒ１
〜Ｔｒ６を全てオフさせる。この状態では、発電機用イ
ンバータ１８は、ダイオードＤ１〜Ｄ６から構成される
整流ブリッジとなる。従って、発電機１６の発電出力は
発電機用インバータ１８により整流され、主バッテリ２
０及びモータ用インバータ２２側に供給される。その一
方で、発電機ＥＣＵ２８は、ＥＶ−ＥＣＵ２６との通信
結果に基づき、またエンジン１０の回転数Ｎｅを監視し
ながら、トランジスタＴｒ７のオン／オフデューティー
を制御する。トランジスタＴｒ７は、発電機１６に供給
する界磁電流Ｉｆを制御するためのトランジスタであ
る。発電機ＥＣＵ２８は、このような制御を行うことに
よりエンジン１０の回転数、ひいては発電機１６の発電
出力を制御する。
【００１８】本実施例が特徴とするのは、エンジン１０
を始動又は停止させる際の発電機ＥＣＵ２８の動作及び
この動作に適する発電機用インバータ１８の構成であ
る。図３には、この実施例における発電機ＥＣＵ２８の
動作、特にエンジン１０を始動させる際及び停止させる
際の動作の流れが示されている。
【００１９】この図に示されるように、発電機ＥＣＵ２
８は、まずＩＧ信号がオンしているか否かを判定する
（１００）。ＩＧ信号がオンしている場合には、発電機
ＥＣＵ２８は、さらにＳＴ信号がオンしたか否かを判定
する（１０１）。ＳＴ信号がオンするまでは、発電機Ｅ
ＣＵ２８はステップ１０１を繰り返す。
【００２０】ＳＴ信号がオンすると、発電機ＥＣＵ２８
はスイッチング制御部３２に指令を与え、発電機１６を
モータとして動作させる（１０２）。すなわち、ＳＴ信
号がオンしており従ってエンジン１０がスタータ１２に
より始動されているとみなせる状態では、発電機ＥＣＵ
２８は、発電機用インバータ１８がインバータとして動
作し、かつ発電機１６の出力トルクがエンジン１０の回
転数と同一方向のトルクとなるよう、スイッチング制御
部３０に対して指令を与える。スイッチング制御部３０
は、この指令に応じてパワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ
６をスイッチングさせる。従って、この状態では、発電
機１６はスタータ１２をアシストするモータとして動作
することになる。この結果、エンジン１０の回転系、す
なわち発電機１６のロータ等を含む回転系のイナーシャ
がみかけ上小さくなるから、エンジン１０を始動させる
際にその回転数が当該回転系の共振周波数を通過したと
しても、増速機１４のバックラッシュ部等において振動
やガラ音等が発生することがない。なお、図２中符号３
２で示されている回転センサは、発電機１６のロータ位
置を検出するセンサである。発電機ＥＣＵ２８は、ステ
ップ１０２等を実行する際には、回転センサ３２によっ
て検出されるロータ位置に同期してパワートランジスタ
Ｔｒ１〜Ｔｒ６がスイッチングされるよう、スイッチン
グ制御部３０に対し指令を与える。
【００２１】発電機ＥＣＵ２８は、ステップ１０２を実
行する一方で、エンジン１０への回転数Ｎｅを監視す
る。発電機ＥＣＵ２８は、エンジン回転数Ｎｅが所定値
Ｎｅ２を越えていない場合、ステップ１０１及び１０２
を引き続き実行する（１０３）。ここで、Ｎｅ２はエン
ジン１０の回転系の共振周波数よりも十分高い値に設定
しておく。例えば、エンジン１０の回転系の共振周波数
が４００ｒｐｍである場合にはＮｅ２を５００ｒｐｍ等
の値に設定する。従って、ステップ１０３を実行するこ
とにより、エンジン回転数Ｎｅがすでに十分高くなりそ
の回転系の共振周波数を上越えるに至ったか否かを知る
ことができる。
【００２２】ステップ１０３においてエンジン回転数Ｎ
ｅが所定値Ｎｅ２を越えているとされた場合、発電機Ｅ
ＣＵ２８は、スイッチング制御部３０に対し指令を与え
パワートランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を全てオフさせる
（１０４）。発電機ＥＣＵ２８は、その後、通常のアル
ゴリズムに則り発電機１６を制御する（１０５）。ステ
ップ１０５において実行される制御については、例えば
本願出願人が先に提案している特開平５−１４１２９０
号公報等の開示内容を参照されたい。通常の走行時にお
いては、ＩＧ信号がオンしており、ＳＴ信号がオフして
おりかつエンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ２を越えてい
るから、ステップ１０５の動作が繰り返し実行される。
【００２３】この後、ＩＧ信号がオフすると（１０
０）、発電機ＥＣＵ２８はエンジン回転数Ｎｅが所定値
Ｎｅ１以下となったか否かを判定する（１０６）。この
値Ｎｅ１は、エンジン１０の回転系の共振周波数よりも
十分高い値、例えば共振周波数が４００ｒｐｍである場
合には５００ｒｐｍ等の値に設定される。すなわち、ス
テップ１０６における判定は、ＩＧ信号がオフした後エ
ンジン回転数Ｎｅが低下し共振周波数に近接したか否か
の判定である。ステップ１０６においてＮｅ＞Ｎｅ１が
成立している間はステップ１００の動作が繰り返され、
Ｎｅ≦Ｎｅ１が成立すると発電機ＥＣＵ２８によりステ
ップ１０７が実行される。
【００２４】ステップ１０７においては、発電機ＥＣＵ
２８は、発電機用インバータ１８がインバータとして動
作しかつ発電機１６の出力トルクがエンジン１０の回転
とは逆方向のトルクとなるよう、スイッチング制御部３
０に対して指令を与える。これにより、発電機１６のロ
ータのイナーシャがみかけ上小さくなることとなるた
め、増速機１４等における振動等の発生が防止乃至低減
されることになる。このような制御は、エンジン回転数
Ｎｅが十分小さくなるまで、すなわち所定値Ｎｅ３以下
となるまで（１０８）、繰り返し実行される。この値Ｎ
ｅ３は、共振周波数よりも十分小さな値、例えば５０ｒ
ｐｍ程度の値に設定される。ステップ１０８においてＮ
ｅ≦Ｎｅ３が成立すると発電機ＥＣＵ２８の動作はステ
ップ１００に戻る。
【００２５】このように、本実施例によれば、エンジン
１０を始動させる際及び停止させる際に、少なくともエ
ンジン１０の回転系の共振周波数の近傍において発電機
１６をモータとして動作させ、エンジン１０の回転と同
一又は逆方向のトルクを発生させるようにしたため、エ
ンジン１０の回転系を構成する発電機１６のロータのイ
ナーシャがみかけ上小さくなる。これにより、増速機１
４等における振動等の発生が防止乃至低減されることと
なり、より快適な走行環境が得られる。
【００２６】なお、本発明は図１及び図２の構成に限定
されるものではない。本発明は、例えば、発電機１６と
モータ２４の間の機械連結を開閉可能なハイブリッド電
気自動車、いわゆるＳＰＨＶ等にも適用することができ
る。さらに、ステップ１０１においてはＳＴ信号のオン
／オフ状態を判定しているが、これに代え、エンジン回
転数Ｎｅが共振周波数に近付いたか否かを判定するよう
にしても構わない。ただし、始動時であるか否かを正確
に判定するためにはＳＴ信号のオン／オフ状態を判定す
るのが好ましい。また、ステップ１０２及び１０７にお
いて発生させるトルクの値は適宜設計により定めること
ができる。さらに、ステップ１０７においては発電機１
６によってエンジン１０の回転とは逆方向のトルクを発
生させていたが、これは同一方向のトルクであっても構
わない。その場合には、エンジン１０の回転エネルギを
発電機１６の巻線抵抗により熱として消費させる必要が
あるため、ステップ１０７における出力トルクをそのよ
うなエネルギ消費が可能な値に設定する必要がある。ま
た、ステップ１０６は省略することができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エンジンを始動させる際に発電機をモータとして動作さ
せ発電機からエンジン回転と同方向のトルクを出力する
ようにしたため、エンジンと発電機との間に増速機を設
けていたとしても振動等が生じなくなり又は低減される
結果、より快適な走行環境を実現できる。
【００２８】また、本発明によれば、エンジンを停止さ
せる際にモータとして動作させエンジンの回転エネルギ
を低減させるようにしたため、エンジンと発電機との間
に増速機を設けていたとしても振動等が生じなくなり又
は低減される結果、より快適な走行環境を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＳＨＶのシステム構成
を示すブロック図である。
【図２】本実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本実施例における発電機ＥＣＵの動作の流れを
示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ エンジン １２ スタータ １４ 増速機 １６ 発電機 １８ 発電機用インバータ ２４ モータ ２８ 発電機ＥＣＵ ３０ スイッチング制御部 ３２ 回転センサ Ｔｒ１〜Ｔｒ６ パワートランジスタ Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード Ｎｅ エンジン回転数 Ｎｅ１，Ｎｅ２，Ｎｅ３ 発電機のモータリング制御実
行条件に関するしきい値

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スタータによって始動されるエンジン
    と、エンジンの機械出力により駆動される発電機と、発
    電機の発電出力により駆動されるモータと、を備えるハ
    イブリッド電気自動車において使用され、発電機を制御
    する発電制御装置において、 エンジンを始動させる際に発電機をモータとして動作さ
    せエンジン回転と同方向のトルクを発生させる手段と、 エンジン始動後は発電機を発電機として動作させる手段
    と、 を備えることを特徴とする発電制御装置。
  2. 【請求項２】 エンジンと、エンジンの機械出力により
    駆動される発電機と、発電機の発電出力により駆動され
    るモータと、を備えるハイブリッド電気自動車において
    使用され、発電機を制御する発電制御装置において、 エンジン停止前は発電機を発電機として動作させる手段
    と、 エンジンを停止させる際に発電機をモータとして動作さ
    せエンジンの回転エネルギを低減させる手段と、 を備えることを特徴とする発電制御装置。
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